หลักฐานจากงานวิจัยแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าพายุขนาดใหญ่ที่มีพลังงานมาก เช่น เฮอร์ริเคน (hurricane) หรือพายุฤดูหนาว (winter storm) สามารถทำให้เกิดแผ่นดินไหวได้ หากสภาพเงื่อนไขต่างๆ เหมาะสม

ข้อสรุปนี้มาจากบทความวิจัยชื่อ Stormquakes เผยแพร่ใน Geophysical Research Letters เมื่อวันที่ 14 ตุลาคม ค.ศ.2019 คณะผู้วิจัยมีทั้งสิ้น 6 คน นำทีมโดย Wenyuan Fan จาก Department of Earth, Ocean and Atmospheric Science แห่ง Florida State University สหรัฐอเมริกา หากสนใจ อ่านได้ที่ https://doi.org/10.1029/2019GL084217

ส่วนบทความที่อ่านง่ายกว่า ขอแนะนำเรื่อง New seismic phenomenon discovered, named stormquakes ของ National Geographic

คราวนี้ลองมาดูแง่มุมน่ารู้เกี่ยวกับเรื่อง สตอร์มเควก (Stormquake) กัน

พื้นผิวโลกปกคลุมด้วยน้ำถึง 71% โดยพื้นที่ ดังนั้น พลังงานจากน้ำในมหาสมุทรย่อมถูกส่งผ่านเข้าไปยังส่วนที่เป็นพื้นดินอยู่ตลอดเวลา เมื่อพื้นดินรับพลังงานก็จะเกิดการไหวสะเทือน

ทั้งนี้ หากคาบ (period) ของคลื่นการสั่นไหวอยู่ในช่วง 3 ถึง 20 วินาที ก็จะเรียกว่า ไมโครไซอิซึ่ม (microseism) แต่หากอยู่ในช่วง 50 ถึงราว 300 วินาที ก็เรียกว่า เอิร์ธฮัม (Earth hum) การสั่นสะเทือนทั้งสองแบบนี้แม้ว่าจะพอทราบกลไกการเกิด แต่ไม่สามารถระบุตำแหน่งเริ่มต้นของการสั่นไหวได้

ส่วนการไหวสะเทือนในช่วงตรงกลางที่มีคาบของคลื่นราว 20-50 วินาที พบว่ามีสัญญาณรบกวนน้อยกว่าช่วงคลื่นอื่น ดังนั้น จึงมีการนำไปใช้ศึกษาโครงสร้างภายในของโลก แต่ปัญหา (ก่อนหน้านี้) ก็คือ ยังไม่ชัดเจนว่าแหล่งกำเนิดคลื่นในช่วงนี้มีลักษณะอย่างไร นั่นคือ ไม่รู้ว่ากลไกที่ให้กำเนิดคลื่นดังกล่าวคืออะไร

ทีมนักวิจัยจึงได้มุ่งเจาะศึกษาคลื่นไหวสะเทือนในช่วงความยาวคลื่น 20-50 วินาทีนี้ และในที่สุดก็พบว่าพายุเฮอร์ริเคนและพายุฤดูหนาวสามารถกระตุ้นให้เกิดแหล่งกำเนิดคลื่นในบริเวณที่เป็นชายฝรั่งของทวีปอเมริกาตอนเหนือ ทั้งนี้ คลื่นไหวสะเทือนแบบหลักที่ศึกษาคือ แบบที่พื้นดินสั่นไหวขึ้นลงในแนวดิ่ง เรียกว่า คลื่นเรย์ลี (Rayleigh waves)

ทีมวิจัยใช้ข้อมูลจากเครื่องตรวจจับแผ่นดินไหวจาก USArray Transportable Array ซึ่งถูกปูพรมทั่วแผ่นดินสหรัฐอเมริกา ดูตำแหน่งของสามเหลี่ยมเล็กๆ สีม่วงในภาพที่ 1 และใช้วิธีการที่เรียกว่า on AELUMA method (Automated Event Location Using a Mesh of Arrays) เพื่อระบุตำแหน่งของตำแหน่งเริ่มต้นที่ทำให้เกิดการไหวสะเทือนในบริเวณนอกชายฝั่งของทวีปอเมริกาตอนเหนือ ตำแหน่งดังกล่าวแสดงด้วยจุดสีแดงในภาพที่ 1 ทั้งนี้ ระดับความแม่นยำในการระบุตำแหน่งที่ดีที่สุดคือ 50 กิโลเมตร

ในภาพที่ 1 นี้ เส้นวงสีเหลืองล้อมรอบบริเวณที่เกิดสตอร์มเควก เส้นวงสีส้มล้อมรอบบริเวณที่ไม่เกิดสตอร์มเควก และภาพในวงกลมเล็กด้านบนแสดงตำแหน่งที่เกิดแผ่นดินไหวอันเนื่องมาจากการขยับของแผ่นเปลือกโลก

ทีมวิจัยตั้งชื่อการไหวสะเทือนของแผ่นดินที่เกิดจากพายุว่า stormquakes (สตอร์มเควก) ซึ่งมาจากคำว่า storm ที่แปลว่า พายุ กับคำว่า quake ที่แปลว่า สั่นไหว (เช่นในคำว่า earthquake ที่แปลว่า แผ่นดินไหว)

เกณฑ์ 4 ข้อที่ทีมวิจัยได้กำหนดขึ้นเพื่อใช้ระบุว่าการไหวสะเทือนของแผ่นดินครั้งหนึ่งๆ เป็นสตอร์มเควกหรือไม่ มีดังนี้

(1) แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวที่ระบุได้จะต้องเกิดขึ้นในวันที่มีพายุ

(2) แผ่นดินไหวครั้งนั้นไม่ได้ถูกระบุไว้ในแคตาล็อกของ International Seismological Centre (ISC)

(3) จุดกำเนิดแผ่นดินไหวต้องอยู่ในกลุ่มจุดกำเนิดในบริเวณเดียวกันในวันเดียวกัน

(4) คลื่นแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นต้องแผ่กระจายออกไปในลักษณะที่ทำให้ระบุได้ว่ามีแหล่งกำเนิดมาจากจุดใด

จากการศึกษาการไหวสะเทือนในช่วงราว 10 ปี คือตั้งแต่เดือนกันยายน ค.ศ.2006 ถึงเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ.2015 เมื่อใช้เกณฑ์ทั้ง 4 ข้อดังกล่าว พบว่าตรวจจับสตอร์มเควกได้ 14,077 ครั้ง

ตัวอย่างพายุเฮอร์ริเคนที่โดดเด่นที่ทำให้เกิดสตอร์มเควก เช่น เฮอร์ริเคน Ike (2008), Bill (2009), Irene (2011) และ Gonzalo (2014) เป็นต้น เฮอร์ริเคนทั้งหมดนี้แม้ว่าจะมีเส้นทางและลักษณะเฉพาะแตกต่างกัน แต่ต่างก็ทำให้เกิดคลื่นเรย์ลีที่มีระดับขนาดเดียวกัน

ในที่นี้ขอใช้เฮอร์ริเคน Bill เนื่องจากมีแง่มุมสำคัญบางอย่างที่ทำให้เราเข้าใจสตอร์มเควกดีขึ้น เฮอร์ริเคนลูกนี้ถือกำเนิดขึ้นเมื่อวันที่ 15 สิงหาคม ค.ศ.2009 ทางฝั่งตะวันออกของมหาสมุทรแอตแลนติก ระหว่างเส้นทางมีกำลังแรงสูงสุดถึงระดับ 4 แต่ขณะเคลื่อนเข้าใกล้ชายฝั่งที่รัฐแมรีแลนด์และนิวเจอร์ซีย์ มีกำลังเพียงแค่ระดับ 1 แต่ไม่ได้ทำให้เกิดสตอร์มเควก

อย่างไรก็ดี เมื่อเฮอร์ริเคน Bill เคลื่อนที่ถึง George’s Bank นอกชายฝั่งเคปค็อด (Cape Cod) ก็เกิดสตอร์มเควกขึ้นทันที ดูภาพที่ 2 ครับ

มีข้อสังเกตว่ามีเฮอร์ริเคนหลายลูกที่ไม่ได้ทำให้เกิดสตอร์มเควก เช่น เฮอร์ริเคน Sandy (2012) ถึงแม้ว่าเฮอร์ริเคนลูกนี้ได้สร้างความเสียหายมากที่สุดในมหาสมุทรแอตแลนติกในปี 2012 ก็ตาม

นอกจากเฮอร์ริเคนซึ่งเป็นพายุหมุนเขตร้อน (tropical cyclones) แล้ว พายุหมุนนอกเขตร้อน (extratropical cyclones) บางลูกก็อาจทำให้เกิดสตอร์มเควกได้ด้วยเช่นกัน แถมยังพบว่าการไหวสะเทือนของแผ่นดินที่เกิดขึ้นมีลักษณะไม่แตกต่างกัน

ลองย้อนกลับไปดูภาพที่ 1 ซึ่งเส้นวงสีเหลืองแสดงบริเวณที่เกิดสตอร์มเควก และเส้นวงสีส้มแสดงบริเวณที่ไม่เกิดสตอร์มเควก ข้อมูลนี้ทำให้ทีมวิจัยค้นพบว่านอกจากพายุแล้ว ลักษณะทางกายภาพของพื้นที่ใต้ทะเลก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง กลไกการส่งผ่านพลังงานคือ พลังงานจากพายุถูกส่งไปยังน้ำในมหาสมุทร และหากลักษณะพื้นผิวใต้ทะเลเหมาะสม

กล่าวคือ ไหล่ทวีปมีขนาดใหญ่และมีตลิ่งในมหาสมุทร พลังงานนี้ก็จะถูกส่งต่อไปยังพื้นดิน ทำให้พื้นดินเกิดการสั่นไหว โดยการไหวสะเทือนของพื้นดินอาจมีขนาดถึง 3.5 เป็นอย่างน้อย

โดยสรุปคือ ทีมวิจัยระบุเงื่อนไขจำเป็น 3 ข้อสำหรับการเกิดสตอร์มเควกว่า ได้แก่

(1) พายุต้องรุนแรง (strong storms)

(2) ไหล่ทวีปมีขนาดใหญ่ (large continental shelves)

(3) ต้องมีตลิ่งในมหาสมุทร (ocean banks)

หากเงื่อนไขดังกล่าวถูกต้อง ทีมวิจัยคาดว่าบริเวณอื่นๆ ในโลกที่อาจเกิดสตอร์มเควกได้ยังมีอีก เช่น ชายฝั่งยุโรปตะวันตก และชายฝั่งตอนเหนือของออสเตรเลีย

แล้วข้อมูลสตอร์มเควกนำไปใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง?

เนื่องจากสตอร์มเควกเกิดในพื้นที่ชายฝั่ง ซึ่งหลายบริเวณไม่ได้เป็นตำแหน่งที่เกิดแผ่นดินไหวแบบที่เกิดจากการขยับของแผ่นเปลือกโลก ดังนั้น ข้อมูลที่ได้จึงถือเป็นข้อมูลใหม่ที่นำไปใช้ร่วมกับข้อมูลการไหวสะเทือนที่มีอยู่ เพื่อศึกษาโครงสร้างภายในของโลก โดยเฉพาะชั้นเปลือกโลกส่วนล่าง (lower crust) และชั้นเนื้อโลกส่วนบน (upper mantle) อีกทั้งข้อมูลบางส่วนอาจใช้อธิบายการไหวสะเทือนที่บางตำแหน่งซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถระบุแหล่งกำเนิดได้อีกด้วย

การค้นพบสตอร์มเควกนับเป็นเรื่องสำคัญทั้งต่อวงการอุตุนิยมวิทยา สมุทรศาสตร์กายภาพ และธรณีวิทยา เนื่องจากปรากฏการณ์นี้มีกลไกเชื่อมโยง ฟ้า-น้ำ-ดิน เข้าด้วยกันอย่างเป็นรูปธรรมชัดเจนนั่นเองครับ!

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022