ธารน้ำแข็งทำให้เกิดน้ำท่วมบนเทือกเขาหิมาลัย

          ต้นปี ค.ศ.2020 ที่ผ่านมา หลายท่านอาจจะเห็นรายงานที่บอกว่าดาวเทียม Landsat ของ NASA ตรวจพบว่ายอดเขาเอเวอเรสต์ (Everest) กำลังมีพืชพรรณต่างๆ เข้ามาเติบโตมากขึ้นเพราะอุณหภูมิของโลกที่สูงขึ้นเนื่องจากภาวะโลกร้อน (Global Warming) ซึ่งหิมะและธารน้ำแข็งที่กำลังลดจำนวนลงและถูกแทนที่ด้วยพืชพรรณอาจส่งผลให้ตัวแปรทางอุทกวิทยา (Hydrology) เปลี่ยนแปลงไปอย่างสุดจะคาดเดา เมื่อ 1 ปีก่อนหน้านั้น กลุ่มนักวิจัยจากศูนย์นานาชาติเพื่อการพัฒนาพื้นที่ภูเขาแบบบูรณาการ (International Centre for Integrated Mountain Development หรือ ICIMOD) ก็รายงานว่าธารน้ำแข็งบริเวณเทือกเขาหิมาลัย (Himalayas) อาจจะหายไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ (Climate Change) ภายในปี ค.ศ.2100 และจะส่งผลต่อวิถีชีวิตของประชาชนชาวเอเชียหลายพันล้านคนในหลายๆ มิติอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้           ธารน้ำแข็งเกิดจากหิมะที่ตกทับถม (Deposition) ถูกบีบอัด (Compaction) และตกผลึกใหม่ (Recrystallization) รวมกับน้ำที่กลายเป็นน้ำแข็งเป็นเวลานานหลายปี เราสามารถพบธารน้ำแข็งได้ทั้งบนแผ่นดินและในทะเล โดยบริเวณพื้นที่ภูเขาจะพบธารน้ำแข็งแบบหุบเขา (Valley Glacier) และธารน้ำแข็งเชิงเขา (Piedmont Glacier) การศึกษาสมบัติทางฟิสิกส์ของธารน้ำแข็ง เช่น การก่อตัว โครงสร้าง การเคลื่อนที่ และการสลายตัว เรียกว่า ธารน้ำแข็งวิทยากายภาพ (Physical Glaciology) โดยสภาวะการคงอยู่ของธารน้ำแข็งจะประกอบด้วยบริเวณการสะสมตัว (Zone of Accumulation) ซึ่งหิมะที่ตกลงมาแปรสภาพเป็นน้ำแข็งแล้วถูกกดทับอยู่ภายใต้ความดันบรรยากาศร่วมกับความดันจากน้ำหนักของน้ำแข็งเอง และบริเวณที่น้ำแข็งเกิดการละลายหรือระเหิดจนธารน้ำแข็งหดหายไปเรียกว่า บริเวณการสลายตัว (Zone of Wastage) ส่วนสภาวะการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งจะประกอบด้วยพื้นผิวด้านบนที่น้ำแข็งเกาะตัวกันอยู่อย่างหลวมๆ เรียกว่า บริเวณการแตกหัก (Zone of Fracture) และฐานล่างที่มีการเคลื่อนที่จะมีน้ำแข็งที่ถูกกดทับด้วยความดันสูงเรียกว่า บริเวณการไหล (Zone of Flow)

            ธารน้ำแข็งอยู่ภายใต้ขอบเขตการไหลของความร้อนใต้พิภพต่อพื้นที่ (Geothermal Heat Flux) กับอุณหภูมิของอากาศที่สูงขึ้นหรือลดลง เมื่อความดันเพิ่มขึ้นตามความลึกจะส่งผลให้จุดหลอมเหลวของน้ำแข็งมีค่าลดลง เรียกความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับจุดหลอมเหลวว่า จุดความดันหลอมเหลว (Pressure Melting Point) โดยน้ำแข็งจะเริ่มละลายเมื่อจุดความดันหลอมเหลวมีค่าเท่ากับอุณหภูมิจริง นอกจากนี้ บนพื้นผิวของน้ำแข็งยังมีโมเลกุลของน้ำซึ่งเคลื่อนที่ในทิศทางขึ้นและลงเคลือบอยู่เป็นชั้นบางๆ น้ำแข็งจึงลื่นและสามารถเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วงเมื่อมีการละลายหรือตั้งอยู่บนพื้นเอียง เมื่อธารน้ำแข็งเคลื่อนที่ลงสู่ที่ต่ำจะมีรอยแตกคล้ายหุบเหวที่ขอบบนเรียกว่า ทฤษฎี Bergschrund ส่วนฐานของธารน้ำแข็งที่ถูกบีบอัดจะป่องออกและมีการไหลเรียกว่า ทฤษฎี Extrusion Flow ซึ่งการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของธารน้ำแข็งจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของความเค้น (Stress) และความเครียด (Strain) ที่สามารถทำให้ธารน้ำแข็งเกิดการแตกหักและเกิดแผ่นดินไหวจากธารน้ำแข็ง (Glacial Earthquake) ซึ่งนักธรณีฟิสิกส์ในปัจจุบันกำลังให้ความสนใจในการตรวจวัดคลื่นไหวสะเทือน (Seismic Wave) ที่เกิดจากการแตกหักของธารน้ำแข็งด้วยอุปกรณ์ไซส์โมมิเตอร์ (Seismometer) และเส้นใยนำแสง (Optical Fiber)           เมื่อธารน้ำแข็งเคลื่อนที่ก็แสดงว่ามีน้ำแข็งส่วนหนึ่งเกิดการละลายเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทาน น้ำมีสมบัติสำคัญคือมีความหนาแน่นมากที่สุด (ปริมาตรน้อยที่สุด) ที่อุณหภูมิประมาณ 4 องศาเซลเซียส และมีความหนาแน่นน้อยที่สุด (ปริมาตรมากที่สุด) ที่อุณหภูมิประมาณ -22 องศาเซลเซียส เมื่อน้ำไหลผ่านเข้าไประหว่างรอยแยกของหินแล้วกลายเป็นน้ำแข็ง ปริมาตรที่เพิ่มขึ้นของน้ำแข็งจะมีลักษณะคล้ายลิ่มน้ำแข็ง (Ice Wedge) ที่ดันหินให้แตกออก เมื่อธารน้ำแข็งเคลื่อนที่อย่างช้าๆ ก็จะมีการดึงหินให้หลุดออก (Plucking) รวมถึงมีการขัดสี (Abrasion) พื้นผิวของหินตามเส้นทางที่ธารน้ำแข็งเคลื่อนที่จนเกิดเป็นลายริ้วขนาน (Striation) ด้วยเหตุนี้ การสะสมของตะกอนบริเวณธารน้ำแข็งจึงเกิดจากตะกอนที่หลุดออกมาจากหินและตะกอนผุกร่อนที่ถูกพัดพามาโดยลมกับน้ำ หากตะกอนเหล่านี้ถูกจับเอาไว้ภายในธารน้ำแข็งจะเรียกว่า ตะกอนธารน้ำแข็ง (Glacial Sediment) โดยแบ่งออกเป็นตะกอนธารน้ำแข็งไม่แยกชั้น (Un-stratified Drift) และตะกอนธารน้ำแข็งแยกชั้น (Stratified Drift) ซึ่งแบบแรกเกิดจากตะกอนที่ถูกอมเอาไว้ในน้ำแข็งซึ่งเป็นของแข็งทำให้ไม่มีสมบัติในการคัดขนาด (Sorting) ส่วนแบบหลังเกิดจากการสะสมตัวของตะกอนระหว่างที่น้ำยังไม่กลายเป็นน้ำแข็งทำให้ตะกอนมีการคัดขนาดภายในของเหลวตามกฎของสโตกส์ (Stokes’ Law) กล่าวคือตะกอนที่มีขนาดใหญ่จะตกถึงพื้นก่อนตะกอนที่มีขนาดเล็ก


          สิ่งที่น่าสนใจคือเมื่อตะกอนเหล่านี้ถูกผลักมากองอยู่บริเวณขอบแต่ละด้านของธารน้ำแข็ง กองตะกอนที่รวมเป็นหนึ่งเดียวกับขอบของธารน้ำแข็งจะทำหน้าที่เป็นพนังธรรมชาติที่กักเก็บมวลน้ำแข็งปริมาณมหาศาลเอาไว้ แต่เมื่อธารน้ำแข็งเกิดการละลายเพราะอุณหภูมิของโลกที่เพิ่มสูงขึ้น ผลคือน้ำจะไหลผ่านช่องว่างของตะกอนกับโพรงในธารน้ำแข็งจนรวมเป็นธารน้ำสายเล็กๆ หากธารน้ำจำนวนมากไหลมาบรรจบกันก็จะกลายเป็นมวลน้ำขนาดใหญ่ที่เรียกว่า น้ำท่วมจากโพรงน้ำแข็ง Englacial Conduit Flood (ECF) แต่ถ้าหากพนังตะกอนที่ปิดกั้นน้ำที่ละลายออกมาจากธารน้ำแข็งพังทลายลงอย่างฉับพลันก็จะเกิดน้ำท่วมแบบระเบิดจากทะเลสาบธารน้ำแข็ง (Glacial Lake Outburst Flood หรือ GLOF) ที่อาจมีความรุนแรงและสร้างความเสียหายเป็นวงกว้างหรืออาจมีก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ไหลลงมาด้วย โดยเราสามารถจำแนกทะเลสาบธารน้ำแข็งออกเป็นทะเลสาบแบบเขื่อนเศษหินธารน้ำแข็ง (Moraine-Dammed Lake) กับทะเลสาบแบบเขื่อนน้ำแข็ง (Ice-Dammed Lake) เนื่องจากวัสดุที่ก่อตัวเป็นพนังหรือตัวเขื่อนมีสัดส่วนและลักษณะที่แตกต่างกัน             สุดท้ายนี้ ผู้อ่านคงเห็นแล้วว่าการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเนื่องจากภาวะโลกร้อนกำลังทวีความรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ แม้กระทั่งยอดเขาที่สูงที่สุดในโลกก็ยังไม่อาจต้านทาน สิ่งนี้อาจเป็นสัญญาณเตือนว่ามนุษย์ทุกคนจะต้องตระหนักเพื่อเรียนรู้ถึงปัญหาที่กำลังเกิดขึ้นและผลกระทบมากมายที่กำลังจะตามมา ก่อนที่ทุกอย่างจะสายเกินไปจนไม่สามารถหยุดยั้งได้

 

อ้างอิง

• หนังสือ ธรณีวิทยากายภาพ โดย ผศ.ลัลนา ปริญญาปริวัฒน์
• หนังสือ ธรณีสัณฐานวิทยา โดย ดร.อภิสิทธิ์ เอี่ยมหน่อ
• https://www.newscientist.com/article/2229618-plants-are-growing-higher-up-mount-everest-as-the-climate-warms/?fbclid=IwAR3k5_FgUuWrwQD17ocMraMOTFSuknEcad8cEOQpVCOhcuCAX67R2ZJD66g
• https://www.nationalgeographic.com/science/2019/11/glaciers-of-himalaya-other-south-asian-mountain-ranges-melting-feature/?fbclid=IwAR0t1s99jws43rz8N5Fh0d76BP3-n4N1GRVmW_vsfXj8B2UJJ2uAbVYdAR4
• https://www.icimod.org/mountain/glacial-lake-outburst-flood/?fbclid=IwAR3Z7alVQGCVsgld0q5JoqcFCvJKr1FC97e1gFKNG7JBMSA09uGwld_RDB8
• https://www.pnas.org/content/117/2/907?fbclid=IwAR3n4OIQPtb6qHUZdEjZEhKdrXgATEUoTTi6ykAHqn2krqzgJ_kar2UORm0
• https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-glaciology/article/cutandclosure-origin-for-englacial-conduits-in-uncrevassed-regions-of-polythermal-glaciers/1DE02797AC47B3A01FC80CA4423C5449/core-reader?fbclid=IwAR2EWcySxGY1bXmIRka6hkr2co0lkXNLkcR9jQBwGTvmGzD9U52McQalm2w
• http://www.antarcticglaciers.org/glacier-processes/glacial-lakes/glacial-lake-outburst-floods/?fbclid=IwAR0mUr1euT4kbJU5ZCpFa-WIs3bvJV2T5J6xYI0o1-7jETejqXiOrHYM9iw