รายงานชุดนี้ได้ถอดความและเรียบเรียงจาก Climate Impact of Quadrupling Atmospheric CO2 เป็นแบบจำลอง การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศของโลก 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       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 อีกไม่กี่ร้อยปีข้างหน้า การวิจัยชิ้นนี้จึงมุ่งเน้นไปยัง เหตุการณ์ในอนาคต ดังนั้นหลักเกณฑ์อยู่บนเงื่อนไขสูงกว่า 2 เท่าของ CO2 มีโอกาสที่เกิดการโต้แย้ง รายงานชิ้นนี้ แต่อย่างไรก็ยัง ต้องยืนยันว่า พิจารณาแล้วมีความเป็นไปได้ การแสดงข้อมูลพื้นฐานอย่างมากมายในศตวรรษนี้ ด้านสมุทรศาสตร์ และด้าน บรรยากาศวิทยา ได้รวบรวมโดย GFDL จัดทำแบบจำลอง ด้วยความละเอียดสูง (Resolution) ประมาณ 4 องศาของเส้นละติจูด การทดลองปริมาณ 2xCO2 เพื่อแสดงสภาพอากาศ หลังจากนี้ไป 70 ปี และการ เปรียบเทียบผล ด้วยการทดลองปริมาณ 4xCO2 เพื่อแสดงสภาพอากาศ หลังจาก นี้ไป 140 ปี ช่วง Ramp-up Period (ยุคช่วงขาขึ้น) เป็นผลสรุป แบบจำลองต่อ สภาพอากาศรวมถึง ใต้ทะเลลึก เพื่อนำไปพิจารณาต่อ ในอีกหลายร้อยปีข้างหน้า

การจำลองสถานการณ์เสมือนจริง ต่อการเปลี่ยนแปลง ของอุณหภูมิโลก Simulation of global temperature changes

กราฟแสดงผลการเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิจาก CO2 และ Aerosols ตั้งแต่ปี 1850-2000 เส้นสีแดง เป็นค่าจากแบบจำลองเส้น สีน้ำเงิน จากการสำรวจจริง แม้ว่า Aerosols มีค่าความไม่แน่นอนสูงหรือมีค่าทางธรรมชาติแปรผันมาก จากการสำรวจจริง โดยทั้งสองเส้นแสดงค่าที่ใกล้เคียงกันของอุณหภูมิโลก จึงเป็นเหตุผลที่มี ความละเอียดของแบบจำลองนี้

ตั้งแต่ปี 1850 การเริ่มเกิด ปฏิกิริยาก๊าซเรือนกระจก และ Aerosols (ละอองที่ฟุ้ง กระจายในอากาศ) ในแบบจำลอง GFDL แสดงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิพื้นผิวโลก 3.7 องศา C สำหรับการมีปริมาณเพิ่มเป็น 2 เท่าของ CO2 ส่วนผลสรุป Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ประเิมินว่า อาจอยู่ระหว่าง 1.5 - 4.5 องศา C ในศตวรรษนี้ ดังนั้นสถานการณ์โลกร้อนใน 50 ปีข้างหน้า มีระดับอุณหภูมิสูงขึ้น อย่างชัดแจ้ง ตามข้อเท็จจริงสามารถอธิบายได้ว่า การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ จากก๊าซและ CO2 ขึ้นอยู่กับ Aerosols ที่จะเกิดขึ้นในปริมาณที่มากหากไม่สามารถจะแก้ไขได้ ตามระยะเวลา Aerosols มีบทบาทสำคัญจากผลที่เกิดขึ้นในระยะ 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

หากควบคุมสถานการณ์ได้เรายังมีน้ำแข็งอยู่ดังภาพซ้ายแต่ความหนา ของแผ่นน้ำแข็งอยู่ระดับไม่กี่เมตร ส่วนภาพขวาระดับความหนาของน้ำแข็ง อาจเหลืออยู่เพียง 2-3 เมตร ในช่วงฤดูหนาว

หากสถานการณ์โลกร้อนยาวนานทะเลน้ำแข็ง บริเวณมหาสมุทร Arctic จะหายไป นั้นหมายความว่า ทะเลน้ำแข็งละลาย จนเหลือความหนาเพียงไม่กี่เมตร โดยแบบจำลอง GFDL แสดงการเกิดในฤดูหนาวของขั้วโลก ภาพซ้ายเป็นการควบ คุมสถานการณ์ได้ ภาพขวาเป็นสถานการณ์ 4xCO2 หากเป็นฤดูร้อน สถานการณ์ยิ่ง รุนแรงขึ้น ทั้งหมดเป็นผลตอบสนองจากปฏิกิริยาก๊าซเรือนกระจก

การยกตัวของระดับน้ำํทะเล Sea level rise

การยกตัวของระดับน้ำทะเลไม่สามารถพยากรณ์ อย่างเป็นรูปแบบได้ครอบคลุม ทั้งหมดบนพื้นที่ของโลก เพราะขึ้นอยู่กับ การเปลี่ยนแปลง อิทธิพลมหาสมุทร การเคลื่อนตัวของแผ่นดิน ความไม่แน่นอนของความร้อนบนโลก สภาพความเป็น จริงทางภูมิศาสตร์ ที่กระจัดกระจายแตกต่างกัน คือปัญหาในการที่จะวิเคราะห์ อย่างไรก็ตามโดยตั้งรูปแบบสมมุติฐานบริเวณพื้นที่ทางภาคตะวันออกเฉียงใต้ของ ้อเมริกาจากการยกตัว ของระดับน้ำทะเล 1 - 2 - 4 - 8 เมตรตามลำดับ พอจะมอง เห็นสภาพที่เกิด เป็นตัวอย่างได้ถึงความหายนะ

ปฏิกิริยาก๊าซเรือนกระจกนั้้น ทำให้เกิดความร้อน ผลทำให้อุณหภูมิของน้ำทะเลร้อน ยกตัวขึ้นจากการขยายตัวของน้ำทะเลใต้ทะเลลึกนั้นก็จะค่อยๆร้อนขึ้นแต่จะร้อนช้า กว่าผิวด้านบน การเพิ่มพูนความร้อน ยังคงอยู่ถูกเก็บกักไว้ใต้ทะเลลึกอีกนานเพราะ น้ำเก็บความร้อนได้ดีกว่าพื้นดิน 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 จากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ของน้ำทะเลร้อนขึ้น อย่างเดียวเท่านั้น กรณีนี้ยังไม่รวมถึงผลกระทบ จากการละลายของแผ่นน้ำแข็ง แต่ถ้ารวมทั้งสองกรณี เข้าด้วยกันแล้ว จะมีศักยภาพใหญ่โตมาก อย่างไม่น่าเชื่อ จากการคำนวณว่าปริมาณแผ่นน้ำแข็ง Greenland และ Antarctica สามารถทำให้ การยกตัวระดับน้ำทะเลอยู่ระหว่าง 7-73 เมตร

การเปลี่ยนแปลง ระบบไหลเวียนของกระแสน้ำ Thermohaline circulation changes

Conveyor belt

ลักษณะการไหลเวียนของกระแสน้ำบนโลก เรียกว่า Conveyor belt มีความสำคัญ เป็นตัวแบ่งปันความร้อน ให้เคลื่อนที่ไปยังจากเขตร้อน ไปสู่เขตละติจูดที่สูงกว่า เพื่อการเกิดฤดูกาล ตัวอย่างเช่น Gulf Stream (กระแสน้ำอุ่น) ในเขตมหาสมุทร Atlantic ไหลเวียนตามระบบกระแสน้ำ ของโลกนำความอบอุ่นของน้ำไปสู่ด้าน เหนือของโลก 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 เส้นสีน้ำตาล 2xCO2 แสดงการเปลี่ยนแปลง ระยะ 400-500 ปี แล้วกู้คืนได้ เส้นสีแดง 4xCO2 แสดงไม่สามารถกู้คืนระบบได้ตลอด 500 ปี

การทดลองยังแสดง ระดับการสะสม CO2 ที่จะค่อยๆปรากฏขึ้นมา กระทบต่อของระบบไหลเวียนกระแสน้ำ หากมีการสะสมด้วยความรวดเร็วของ CO2 ขั้นสุดท้ายจะใช้เวลายาวนาน และล่าช้าต่อการกู้สภาพระบบกลับคืนมาได้

จากการบันทึก Paleoclimate (บรรพภูมิอากาศ หรือ ภูมิอากาศโบราณ) มีความ สัมพันธ์ เปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่กับ การไหลเวียนของกระแสน้ำบนโลกนั้นเกิดขึ้น แต่ละยุค ตามช่วงเวลาของประวัติศาสตร์โลก โดยใช้เวลาถึงหลายทศวรรษ การเกิดขึ้นอย่างกะทันหันของปัจจุบันนี้ จนบรรลุถึงการทำให้โลกร้อนขึ้น เป็นเรื่อง ที่ระบบวิทยาศาสตร์ จำเป็นต้องใช้เครื่องมือช่วยในการประเมินผล การพัฒนาแบบ จำลองด้านสมุทรศาสตร์ และบรรยากาศวิทยา เพื่อศึกษาผลกระทบ ปัญหาสภาพอากาศเปลี่ยนแปลง ต้องทราบกลไกดั้งเดิมของแต่ละพื้นที่ จึงเป็น เรื่องยากจะประสบความสำเร็จควบคู่กันทั้งสองศาสตร์ และท้าทายต่อแบบจำลอง ต่อไปในอนาคต