สิรินาฏ เลาหโรจนพันธุ์
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
วงจรของน้ำในโลกประกอบด้วยการระเหยของน้ำจากแหล่งน้ำใหญ่ ๆ ได้แก่ทะเลแล้วกลายเป็นไอน้ำ จากนั้นไอน้ำจะรวมตัวเป็นเมฆ ควบแน่นตกลงสู่พื้นดิน ลงสู่แม่น้ำ ลำคลอง และบางส่วนซึมลงใต้ดินเป็นน้ำบาดาล จากนั้นทั้งน้ำผิวดินและน้ำบาดาลก็มีการไหลและซึมต่อไปกลับลงสู่ทะเล วนเวียนไปเช่นนี้ ปัจจุบันเราพบว่าสภาวะเรือนกระจกมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงวงจรของน้ำในโลกอย่างมาก เนื่องจากโมเลกุลของน้ำประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจน ในธรรมชาติจะพบไอโซโทปของทั้งออกซิเจนที่มีเลขมวลเท่ากับ สิบหก (ออกซิเจน-16) และสิบแปด (ออกซิเจน-18) และไฮโดรเจนที่มีเลขมวลหนึ่ง (โพรเทียม) สอง (ดิวเทอเรียม) และสาม (ทริเทียม) โดยที่เราพบว่าน้ำจากแหล่งต่าง ๆ มีอัตราส่วนไอโซโทปเหล่านี้แตกต่างกันไปอย่างมีระบบ ค่าเหล่านี้จึงถูกนักวิทยาศาสตร์นำมาใช้ในการกำหนดการเปลี่ยนแปลงวงจรของน้ำในบริเวณต่าง ๆ ในโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอัตราส่วนไอโซโทปในน้ำฝนหรือหิมะมีความเกี่ยวพันอย่างมาก กับการเปลี่ยนแปลงของสภาวะอากาศ น้ำบาดาลจากแหล่งที่ไม่มีการผสมของน้ำฝนยุคใหม่และมีอายุหลายหมื่นปี ก็จะสะท้อนสภาวะของฝนที่ตกในยุคโบราณได้เช่นกัน การติดตามข้อมูลไอโซโทปในน้ำฝนและน้ำบาดาลเหล่านี้ เป็นระยะเวลานาน ๆ จะบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงสภาวะอากาศของโลกได้ โดยที่ทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) เป็นผู้นำในการศึกษา รวบรวมข้อมูล และติดตามการเปลี่ยนแปลงของปริมาณไอโซโทป (ออกซิเจน-18 และ ดิวเทอเรียม) ในน้ำฝนและน้ำบาดาลจากทั่วโลกมาเป็นเวลานานหลายสิบปี และใช้ในการทำนายความรุนแรง ของการเปลี่ยนแปลงของสภาวะโลกร้อนในแต่ละภูมิภาคได้อย่างดียิ่ง
การศึกษาการเปลี่ยนแปลงสภาวะภูมิอากาศจำเป็นต้องทำอย่างน้อยในระดับภูมิภาค และมีการเก็บข้อมูลเป็นเวลานานพอสมควรจึงจะสามารถนำมาใช้บ่งบอกสภาวะการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ ดังนั้นการศึกษานี้ต้องมีความร่วมมือในระดับนานาชาติและต้องมีการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง
ประเทศไทยได้เข้าร่วมกิจกรรมในการใช้ข้อมูลไอโซโทป ในการศึกษาวงจรของน้ำในประเทศไทยมาเป็นระยะเวลาไม่นานนัก โดยเน้นการศึกษาเพื่อนำไปใช้ในการบริหารจัดการน้ำบาดาลของประเทศเป็นส่วนใหญ่ ในการศึกษา นอกจากมีการเก็บข้อมูลไอโซโทปในน้ำบาดาลโดยตรงแล้ว ยังต้องมีการเก็บข้อมูลน้ำฝนและน้ำในแม่น้ำลำคลองในบริเวณใกล้เคียงว่ามีความเกี่ยวพันกันอย่างไร นอกจากนั้นกรมอุตุนิยมวิทยาก็ได้ส่งน้ำฝนไปตรวจวิเคราะห์ข้อมูลไอโซโทป ที่ IAEA มาเป็นเวลาหลายสิบปีเช่นกัน ข้อมูลเหล่านี้จึงถูกนำมารวบรวมและใช้ในการติดตามการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภูมิอากาศของโลก และในแถบทวีปเอเชีย และสามารถสร้างรูปแบบการนำพาของความชื้นในอากาศ ของภูมิภาคนี้โดยอาศัยข้อมูลที่ประเทศไทยได้มีส่วนร่วมในการศึกษาวิจัยเช่นกัน
IAEA ได้ตีพิมพ์ผลงาน Stable isotope evidence for moisture sources in the asian summer monsoon under present and past climate regimes, Geophysical Research Letters, 2004 ที่นำข้อมูลจากประเทศไทยไปใช้ ในการศึกษาอิทธิพลลมมรสุมและการเปลี่ยนแปลงสภาวะอากาศในเขตเอเชีย โดยนำข้อมูลไอโซโทปในน้ำฝนและน้ำบาดาลจากภาคต่าง ๆ ของประเทศไทย ได้แก่ภาคเหนือในจังหวัดเชียงใหม่ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ทุ่งกุลาร้องไห้และจังหวัดขอนแก่น ภาคกลางบริเวณกรุงเทพฯ ภาคใต้จังหวัดนครศรีธรรมราชและสงขลา ในช่วงระยะเวลาสิบปีที่ผ่านมา นำไปรวมกับข้อมูลของประเทศฟิลิปปินส์ เวียดนาม และบังคลาเทศ ร่วมกับข้อมูลน้ำฝน ในประเทศอินเดีย ศรีลังกา และเมียนมาร์ นำมาสรุปว่าในภูมิภาคนี้มีการหมุนเวียนของอากาศเป็นวงกลมสองกลุ่ม ทางซีกของมหาสมุทรแปซิฟิก หรือ ocean monsoon trough (OMT) และอีกกลุ่มทางคาบสมุทรอินเดีย หรือ continental monsoon trough (CMT) โดยการหมุนเวียนของอากาศมีการทับซ้อนกันบริเวณแนวกลางของประเทศไทย ดังนั้น ภูมิอากาศของไทยจึงมีผลกระทบทั้งจาก CMT และ OMT ในขณะที่ประเทศอื่น ๆ ในเขตศึกษามีผลกระทบจากเพียงกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งเท่านั้น และยังพบว่าสภาวะอากาศในภูมิภาคนี้ไม่แตกต่างไปจากเมื่อสองหมื่นปีที่ผ่านมา ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากในระยะเวลาดังกล่าว การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในฤดูต่าง ๆ ในภูมิภาคนี้ไม่มีความแตกต่างกันมากนัก
สหสัมพันธ์ (correlation) ระหว่างการไหลเวียนของอากาศกับรูปแบบของการนำพาความชื้น และการกระจายของไอโซโทปในภูมิภาคมรสุมฤดูร้อนของเอเชีย เส้นทึบและลูกศรสีเขียวและแดง แสดงถึงการไหลเวียนของอากาศในกลุ่ม CMT กับ OMT ตามลำดับ ลูกศรทึบสีน้ำเงินในกลุ่ม CMT กับ OMT และบล็อกลูกศรในกลุ่ม TWT (ร่องลมค้า) แสดงรูปแบบของการนำพาความชื้น
ในอดีตที่ผ่านมา ประเทศไทยมีการดำเนินการวิจัยโดยต้องส่งตัวอย่างไปวิเคราะห์อัตราส่วนไอโซโทปในต่างประเทศมาโดยตลอด ปัจจุบันสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ได้รับการสนับสนุนด้านงบประมาณจากรัฐบาลไทย และส่วนหนึ่งได้รับการสนับสนุนจาก IAEA ทั้งในการพัฒนาบุคลากรและสนับสนุนวัสดุวิทยาศาสตร์และอุปกรณ์บางชนิด ทำให้ประเทศไทยมีศักยภาพที่จะวิเคราะห์อัตราส่วนไอโซโทปได้โดยไม่ต้องส่งตัวอย่างไปต่างประเทศ ดังนั้นการนำเทคโนโลยีนิวเคลียร์เพื่อใช้ในการศึกษาสภาวะโลกร้อนในภูมิภาคจึงสามารถกระทำได้โดยสะดวกยิ่งขึ้น
