รายงานชุดนี้ได้ถอดความและเรียบเรียงจาก   Climate Impact of Quadrupling Atmospheric CO2   เป็นแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศของโลก   GFDL Climate Model

GFDL's (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory)   สถาบันชั้นนำ เชี่ยวชาญด้านวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ ธรรมชาติ   และการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศจากก๊าซ โดยร่วมมือกับ   NOAA (The National Oceanicand Atmospheric Administration)   สถาบันเชี่ยวชาญด้าน วิเคราะห์ สภาพอากาศของโลก มีขอบเขตตั้งแต่    ส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร จนระยะไกลไปถึงดวงอาทิตย์    และความร่วมมือ ของ Institute for Climate Science (CICS)    Institute for Climate Applications and Research (CICAR)   Princeton University and Columbia University      ปัญหาโลกร้อนดูเหมือนมีการถกเถียงโต้แย้งกัน อย่างกว้างขวาง มีนักวิทยาศาสตร์ ฝ่ายที่เห็นด้วยและไม่เห็นด้วย ต่างพยายาม ที่หาข้อพิสูจน์หลักฐานต่างๆ มากมาย ออกมาแสดงจนกลายเป็นเรื่องการเมืองระหว่างประเทศ หลายกรณีถึงแม้จะเพียงแต่เริ่มต้น ก็เป็นการแสดงว่า ภัยพิบัติที่จะเกิดขึ้นไม่ใช่ จากธรรมชาติอย่างเดียวแล้ว แต่กำลังจะเป็นภัย ที่เกิดความเข้าใจผิดอย่างสับสน วุ่นวายซับซ้อน ท่ามกลางผลประโยชน์ทางการเมือง และทางการค้าระดับโลก เพราะฉะนั้นการเรียนรู้ การศึกษาให้ลึกลงไปจะช่วยให้ตัดสินใจได้ว่ามนุษย์กำลัง จะประสบและเผชิญภัยพิบัติอันยิ่งใหญ่ จริงหรือไม่เพียงใดมิใช่เพียงเพราะเชื่อตามกัน   แบบจำลองของ GFDL Climate Model

การประมวลผลวิเคราะห์ ข้อมูลแบบทดลอง GFDL's       Global climate data ของ NOAA ด้วยคอมพิวเตอร์ 2 ล้าน Gigabytes

โดยภาพรวมที่ได้ทำการทดลอง ในหลายตัวอย่างมีความเป็นไปได้ จะพบเห็นกับ การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ ด้วยความกดดัน CO2 มากขึ้น เป็นจำนวน 4 เท่า ในอีกไม่กี่ร้อยปีข้างหน้า การวิจัยชิ้นนี้จึงมุ่งเน้นไปยัง เหตุการณ์ในอนาคต ดังนั้นหลักเกณฑ์อยู่บนเงื่อนไขสูงกว่า 2 เท่าของ CO2 มีโอกาสที่เกิดการโต้แย้ง รายงานชิ้นนี้ แต่อย่างไรก็ยังที่ต้องยืนยันว่า พิจารณาแล้วมีความเป็นไปได้ การแสดงข้อมูลพื้นฐานอย่างมากมายในศตวรรษนี้ ในด้าน ด้านสมุทรศาสตร์ ด้านบรรยากาศวิทยาได้รวบรวมโดย GFDL จัดทำแบบจำลองด้วยความละเอียด (Resolution) ประมาณ 4 องศาของเส้นละติจูด การทดลองปริมาณ 2xCO2 เพื่อแสดงสภาพอากาศ หลังจากนี้ไป 70 ปี และการ เปรียบเทียบผล ด้วยการทดลองปริมาณ 4xCO2 เพื่อแสดงสภาพอากาศ หลังจาก นี้ไป 140 ปี ในช่วง Ramp-up Period (ยุคช่วงขาขึ้น) เป็นผลสรุปแบบจำลองต่อ สภาพอากาศรวมถึง ใต้ทะเลลึก เพื่อนำไปพิจารณาต่อในอีกหลายร้อยปีข้างหน้า

การจำลองสถานการณ์เสมือนจริง ต่อการเปลี่ยนแปลง ของอุณหภูมิโลก Simulation of global temperature changes

กราฟแสดงผลการเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิจาก CO2 และ Aerosols ตั้งแต่ปี 1850-2000 โดย      เส้นสีแดงเป็นค่าจากแบบจำลอง เส้นสีน้ำเงินจากการสำรวจจริง      แม้ว่า Aerosols มีค่าความไม่แน่นอนสูงหรือมีค่าทางธรรมชาติแปรผันมาก      จากการสำรวจจริง โดยทั้งสองเส้นแสดงค่าที่ใกล้เคียงกันของอุณหภูมิโลก      จึงเป็นเหตุผลที่มี ความละเอียดของแบบจำลองนี้

ตั้งแต่ปี 1850 การเริ่มเกิด ปฏิกิริยาก๊าซเรือนกระจก และ Aerosols (ละอองที่ฟุ้งกระจายในอากาศ) ในแบบจำลอง GFDL แสดงการเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิพื้นผิวโลก 3.7 องศา C สำหรับการมีปริมาณเพิ่มเป็น 2 เท่าของ CO2 ส่วนผลสรุปของ Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ประเมินไว้ว่า อาจอยู่ระหว่าง 1.5 - 4.5 องศา C ในศตวรรษนี้ ดังนั้นสถานการณ์โลกร้อนใน 50 ปีข้างหน้ามีระดับอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างชัดแจ้ง ตามข้อเท็จจริงสามารถอธิบายได้ว่า การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ จากก๊าซและ CO2 ขึ้นอยู่กับ Aerosols ที่จะเกิดขึ้นในปริมาณที่มากหากไม่สามารถจะแก้ไขได้ ตามระยะเวลา Aerosols จะมีบทบาทสำคัญจากผลที่เกิดขึ้นในระยะ 10 ปีข้างหน้า

อุณหภูมิเหนือ พื้นผิวร้อนขึ้น Surface air temperature warming

แผนทีโลกแสดง ความเป็นไปได้ อุณหภูมิเหนือพื้นผิว (องศา Fahrenheit)      จากแบบจำลอง GFDL ระหว่าง 2xCO2 และ 4xCO2 สังเกตเห็นว่า มีการเพิ่มของ      อุณหภูมิ อยู่ตอนเหนือ ของแนวเส้นละติจูด เขตอบอุ่น รวมทวีปอเมริกาเหนือ      และทวีปเอเชีย เฉพาะ 4xCO2 ภาพรวมที่เกิดขึ้น จะแตกต่างจาก 2xCO2 มาก      เกือบจะคล้ายกับยุค Late Cretaceous เมื่อ 65-90 ล้านปีที่แล้ว

หากควบคุมสถานการณ์ได้ เรายังมีน้ำแข็งอยู่ดังภาพซ้าย      แต่ความหนาของแผ่นน้ำแข็งอยู่ระดับไม่กี่เมตร      ส่วนภาพขวาระดับความหนาของน้ำแข็ง อาจเหลืออยู่เพียง 2-3 เมตร ในช่วงฤดูหนาว

หากสถานการณ์โลกร้อนยาวนานทะเลน้ำแข็ง บริเวณมหาสมุทร Arctic จะหายไปนั้นหมายความว่า ทะเลน้ำแข็งละลาย จนเหลือความหนาเพียงไม่กี่เมตร โดยแบบจำลอง GFDL แสดงการเกิดในฤดูหนาวของขั้วโลก ภาพซ้ายเป็นการ ควบคุมสถานการณ์ได้ ภาพขวาเป็นสถานการณ์ 4xCO2 หากเป็นฤดูร้อน สถานการณ์ยิ่งรุนแรงขึ้น ทั้งหมดเป็นผลตอบสนองจากปฏิกิริยาก๊าซเรือนกระจก

การยกตัวของระดับน้ำํทะเล Sea level rise

การยกตัวของระดับน้ำทะเล ไม่สามารถที่จะพยากรณ์อย่างเป็นรูปแบบได้ครอบคลุมทั้งหมด      บนพื้นที่ของโลกเพราะขึ้นอยู่กับ การเปลี่ยนแปลงอิทธิพลมหาสมุทรการเคลื่อนตัวของแผ่นดิน      ความไม่แน่นอนของความร้อนบนโลก สภาพความเป็นจริงทางภูมิศาสตร์ที่กระจัดกระจาย      แตกต่างกันคือ ปัญหาในการที่จะวิเคราะห์ อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์แบบคร่าวๆ      โดยตั้งรูปแบบสมมุติฐานบริเวณพื้นที่ทางภาคตะวันออกเฉียงใต้ของอเมริกา      จากการยกตัวของระดับน้ำทะเล 1 - 2 - 4 - 8 เมตรตามลำดับ พอจะมองเห็นสภาพที่เกิดขึ้นได้

ปฏิกิริยาก๊าซเรือนกระจกทำให้เกิดความร้อน ผลทำให้อุณหภูมิของน้ำทะเลร้อน ยกตัวขึ้นจากการขยายตัว ของน้ำทะเลใต้ทะเลลึกนั้น ก็จะค่อยๆร้อนขึ้น แต่จะร้อนช้ากว่าผิวด้านบน การเพิ่มพูนความร้อนยังคงอยู่ถูกเก็บกักไว้ใต้ทะเลลึก อีกนาน เพราะน้ำเก็บความร้อนได้ดีกว่าพื้นดิน ยังมีการขับเคลื่อนความร้อนและ ขยายตัวต่อไป แม้ว่า CO2 ในชั้นบรรยากาศนั้นหยุดลงก็ตาม

ภาพแสดงแบบจำลองของ GFDL 2xCO2 และ 4xCO2 แสดงความเป็นไปได้      ระดับน้ำทะเล ในระยะ 140 - 500 ปี มีข้อสรุป หากจำนวน CO2 เพิ่มเป็น 4 เท่า      ระดับน้ำทะเลสูงเฉลี่ย 1.9 เมตร หลังจาก 500 ปีข้างหน้า

การยกตัวของระดับน้ำํทะเล จากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำทะเลร้อนขึ้น อย่างเดียวเท่านั้น กรณีนี้ยังไม่รวมถึงผลกระทบจากการละลายของแผ่นน้ำแข็ง แต่ถ้ารวมทั้งสองกรณีเข้าด้วยกันแล้ว จะมีศักยภาพที่ใหญ่โตมากอย่างไม่น่าเชื่อ จากการคำนวณว่าปริมาณแผ่นน้ำแข็ง Greenland และ Antarcticaสามารถทำให้ การยกตัวระดับน้ำทะเลอยู่ระหว่าง 7-73 เมตรเมตร

การเปลี่ยนแปลง ระบบไหลเวียนของกระแสน้ำ Thermohaline circulation changes

ลักษณะการไหลเวียนของกระแสน้ำบนโลก เรียกว่า Conveyor belt      มีความสำคัญเป็นตัวแบ่งปันความร้อนให้เคลื่อนที่ไปยัง จากเขตร้อนไปสู่เขต ละติจูดที่สูงกว่า      เพื่อการเกิดฤดูกาล ตัวอย่างเช่น Gulf Stream (กระแสน้ำอุ่น)      ในมหาสมุทร Atlantic ไหลเวียนตามระบบกระแสน้ำของโลก นำความอบอุ่นของน้ำ      ไปสู่ด้านเหนือของโลก ช่วยให้ทวีปยุโรปด้านตะวันออกไม่หนาวจัดจนเกินไป

กลไกกระแสน้ำอุ่น Gulf Stream

แบบจำลอง GFDL แสดงการไหลเวียน ของกระแสน้ำบนโลกอาจจะลดได้ เมื่อปฏิกิริยาก๊าซเรือนกระจกเกิดรุนแรงมากขึ้น ส่งผลไปสู่การชะลอหรือหยุด ของระบบไหลเวียนกระแสน้ำไปสู่เขตละติจูดที่สูงกว่าได้ การทดลอง 4xCO2 พบว่าเป็นปัจจัยสำคัญ ที่ระบบไหลเวียนกระแสน้ำจะหายไป ส่วนการทดลอง 2xCO2 ทำให้ระบบไหลเวียนกระแสน้ำอ่อนแอลงครึ่งหนึ่งจากเดิม แต่จะสามารถกู้ระบบกลับคืนมาได้ ในระยะ 400-500 ปี

ภาพแสดงแบบจำลอง GFDL ระบบการไหลเวียน ของกระแสน้ำในมหาสมุทร      North Atlantic เส้นสีน้ำเงิน เป็นสถานการณ์ที่ควบคุมได้      เส้นสีน้ำตาลอ่อน 2xCO2 แสดงการเปลี่ยนแปลงระยะ 400-500 ปีแล้วกู้คืนได้      เส้นสีแดง 4xCO2 แสดงไม่สามารถกู้คืนระบบได้ตลอด 500 ปี

การทดลองยังแสดง ระดับการสะสม CO2 ที่จะค่อยๆปรากฏขึ้นมา      กระทบต่อของระบบไหลเวียนกระแสน้ำ หากมีการสะสมด้วยความรวดเร็ว      ของ CO2 ขั้นสุดท้ายจะใช้เวลายาวนาน และล่าช้าต่อการกู้สภาพระบบกลับคืนมาได้

จากการบันทึก Paleoclimate (บรรพภูมิอากาศ หรือ ภูมิอากาศโบราณ) มีความสัมพันธ์ เปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่กับการไหลเวียนของกระแสน้ำบนโลกนั้น เกิดขึ้นแต่ละยุค ตามช่วงเวลาของประวัติศาสตร์โลก โดยใช้เวลาถึงหลายทศวรรษ การเกิดขึ้นอย่างกะทันหันของปัจจุบันนี้ จนบรรลุถึงการทำให้โลกร้อนขึ้น เป็นเรื่อง ที่ระบบวิทยาศาสตร์ จำเป็นต้องใช้เครื่องมือช่วยในการประเมินผล การพัฒนาแบบ จำลองด้านสมุทรศาสตร์ และบรรยากาศวิทยา เพื่อศึกษาผลกระทบ จากปัญหาสภาพอากาศเปลี่ยนแปลงต้องทราบกลไกดั้งเดิมของแต่ละพื้นที่ เป็นเรื่องที่ยากจะประสบความสำเร็จควบคู่กันทั้งสองศาสตร์ จึงเป็นเรื่องท้าทายต่อ แบบการทดลองต่อไปในอนาคต