เขียนโดย Jianhua Lu
วันที่ 25 เมษายน 2024
แปลและเรียบเรียงโดย ปิโยรส ปานยงค์
อ้างอิง Paradigm shifts of climate science for climate solutions
บทนำ
ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นองค์ความรู้ที่สำคัญในการแก้ปัญหาโลกร้อน และยุคสมัยที่ผู้คนต้องเผชิญกับผลกระทบของภาวะโลกร้อนนี้ทำให้การเปลี่ยนกระบวนทัศน์ของศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อสนับสนุนแนวทางแก้ปัญหาที่เป็นรูปธรรม ตัวอย่างของการเปลี่ยนกระบวนทัศน์นี้ได้แก่ (1) การทบทวนขอบเขตความรู้ที่แยกวิทยาศาสตร์ การลดก๊าซเรือนกระจก และการตั้งรับปรับตัวออกจากกัน (2) การบูรณาการศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเข้ากับนวัตกรรมทางเทคโนโลยีเพื่อให้ได้ Solution ที่มีประสิทธิภาพสูง และ (3) การเปลี่ยนกระบวนทัศน์จากพลวัติของสภาพภูมิอากาศที่สมดุลเป็นพลวัติของระบบโลก/สภาพภูมิอากาศที่ไม่สมดุล และเปลี่ยนจากการศึกษาที่มุ่งเน้นหา Solution ไปเป็นการศึกษาเชิงทฤษฎีเพื่อตอบสนองความใคร่รู้ที่มีต่อพลวัติของระบบโลก/สภาพภูมิอากาศที่ไม่สมดุล ปัจจัยที่สำคัญ และการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศแบบฉับพลันและรุนแรง ที่อาจทำให้เราค้นพบทฤษฎีใหม่ ๆ ในศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ และวิทยาศาสตร์สาขาที่มีความซับซ้อนสูงต่าง ๆ
ทำไมการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ของศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจึงเป็นสิ่งที่จำเป็น?
ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมีบทบาทที่สำคัญยิ่งในการทำให้เกิดมตินานาชาติเกี่ยวกับแนวทางการแก้ไขปัญหาโลกร้อน เนื่องจากระบบโลกมีความซับซ้อนอย่างยิ่ง ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจึงมุ่งเน้นไปที่การศึกษาเชิงวิทยาศาสตร์ชั้นสูงเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์และเสนอทางเลือกเชิงนโยบายลดก๊าซเรือนกระจก และการตั้งรับปรับตัวแก่รัฐบาล ตัวอย่างเช่น งานวิจัยเกี่ยวกับความไม่แน่นอนของการประมาณการความเปราะบางของสภาพภูมิอากาศ รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และผลกระทบที่เกิดจากอุณหภูมิผิวโลกและหยาดน้ำฟ้าที่เปลี่ยนไป ทำให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบปัญหาขั้นพื้นฐานจำนวนหนึ่งซึ่งนำไปสู่ความก้าวหน้าของศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ความก้าวหน้านี้ได้ถูกนำไปรวบรวมไว้ในรายงาน IPCC ที่เป็นแหล่งข้อมูลหลักที่นานาประเทศใช้ในการตัดสินใจลงมติเกี่ยวกับการดำเนินการเพื่อแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
บางคนอาจโต้แย้งว่าบทบาทของศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในการแก้ปัญหาโลกร้อนนั้นมีความแน่นอนลงตัวแล้ว และการเข้าไปทบทวนองค์ความรู้เหล่านี้จึงมีความสำคัญน้อยลงกว่าที่ผ่านมา แต่ในทางตรงกันข้ามบทความนี้จะอธิบายว่าทำไมศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศยิ่งมีความจำเป็นต่อการออกแบบแนวทางแก้ปัญหาโลกร้อนมากขึ้น และทำไมการแก้ปัญหายุคใหม่จึงต้องการการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ของศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเพื่อให้เกิดประโยชน์ทางตรงต่อการออกแบบแนวทางลดก๊าซเรือนกระจกและการตั้งรับปรับตัวต่อภาวะโลกร้อน
แนวทางแก้ปัญหาโลกร้อนที่บูรณาการเป้าหมายเข้าด้วยกัน
ในขณะที่แนวทางแก้ปัญหาโลกร้อนสากลได้ตั้งเป้าหมายไว้ว่าอุณหภูมิผิวโลกต้องไม่สูงขึ้นอีกเกินกว่า 2° หรือ 1.5°C เมื่อเทียบกับยุคก่อนอุตสาหกรรม การลดก๊าซเรือนกระจกเพื่อบรรลุเป้าหมายดังกล่าวจะประสบความสำเร็จได้ก็ต่อเมื่อมีการบูรณาการแนวทางแก้ปัญหาต่าง ๆ เข้าด้วยกันไม่ว่าจะเป็นด้านพลังงาน ระบบการผลิตอาหาร การใช้ที่ดิน โครงสร้างพื้นฐาน อุตสาหกรรม และพฤติกรรมการบริโภคของประชากรทั่วประเทศ ดังนั้นเราจะต้องตั้งเป้าลดก๊าซเรือนกระจกให้เป็นส่วนหนึ่งของ SDGs2 ที่มีความสัมพันธ์กับ SDGs อื่น ๆ
นอกจากนี้เป้าหมายลดก๊าซเรือนกระจกจะต้องเชื่อมโยงกับเป้าหมายตั้งรับปรับตัว ตัวอย่างเช่นประเทศกำลังพัฒนามักต้องการการพัฒนาทางเศรษฐกิจและสังคมโดยเร่งด่วน จึงต้องการการลงทุนในภาคพลังงานและการขนส่งมากกว่า ในขณะที่มีความเปราะบางต่อภาวะโลกร้อนสูงมากด้วยเช่นกัน ดังนั้นความกดดันที่จะต้องพัฒนาเศรษฐกิจไปพร้อม ๆ กับการศึกษาและต้องแบกรับความเสี่ยงจากภาวะโลกร้อนไปพร้อมกันจึงเป็นเรื่องที่แยกจากกันไม่ออกในประเทศกำลังพัฒนา การเปลี่ยนกระบวนทัศน์ของศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจึงมีบทบาทที่สำคัญในการนี้
การทบทวนขอบเขตเชิงวิชาการที่แยกสาขาของศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศออกจากกัน
ขอบเขตที่แบ่งแยกศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศออกเป็นสาขาวิชาย่อยอย่างฟิสิกส์ การตั้งรับปรับตัว และการลดก๊าซเรือนกระจกตามแนวทางของ IPCC1 ยังคงความสำคัญอยู่ อย่างไรก็ตาม สาขาวิชาเหล่านี้ไม่ได้ดำรงอยู่อย่างอิสระจากกันโดยสิ้นเชิง ในการออกแบบแนวทางแก้ปัญหาโลกร้อนจากศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เราจะต้องก้าวข้ามขอบเขตแห่งสาขาวิชาและเชื่อมโยงการตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกเข้ากับฟิสิกส์ และเชื่อมโยงการตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกเข้าด้วยกัน
การเชื่อมโยงสาขาวิชาการตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกเข้ากับฟิสิกส์เป็นการนำข้อมูลผลที่ได้จากการตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกมาปรับปรุงประเด็นวิจัยหรือผลวิจัยเชิงฟิสิกส์ให้ดีขึ้น ซึ่งอาจเป็นผลลัพธ์ในระดับท้องถิ่น ภูมิภาค ประเทศ หรือนานาชาติก็ได้ ในบริบทเช่นนี้ ความต้องการของกลุ่มเป้าหมายในเรื่องการตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกจะช่วยปรับปรุงขอบเขตวิธีการศึกษาวิชาฟิสิกส์ในศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ประการต่อมา การเชื่อมโยงการตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกเข้าด้วยกันส่งผลอย่างมากต่อความสำเร็จของวิธีการแก้ปัญหาโลกร้อนแต่ละวิธี และมีความสำคัญต่อการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมอย่างยั่งยืนต่อประเทศกำลังพัฒนาและเปราะบางต่อภาวะโลกร้อนอีกด้วย ตัวอย่างเช่นโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานสะอาดที่ริเริ่มจากการเชื่อมโยงการตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกเข้าด้วยกัน ต่อมาก็เป็นระบบขนส่งและการศึกษาเพื่อขับเคลื่อนการพัฒนาเศรษฐกิจ การลงทุนในพลังงานทางเลือกมิได้เป็นเพียงการปฏิบัติตามเป้าหมายลดก๊าซเรือนกระจกในระดับสากล แต่ยังเป็นการวางพื้นฐานให้กับการตั้งรับปรับตัวด้วยการพัฒนาคุณภาพชีวิตประชากรในประเทศกำลังพัฒนา นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ต่อการส่งต่อทางทุนและเทคโนโลยีจากประเทศพัฒนาแล้วสู่ประเทศกำลังพัฒนา ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจมีบทบาทที่สำคัญในการวางแผนโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานทางเลือกและให้ข้อมูลพยากรณ์เกี่ยวกับพลังงานลมและแสงอาทิตย์ที่จะผลิตได้ต่อวัน
ในขณะเดียวกัน การทบทวนขอบเขตเชิงวิชาการที่แยกสาขาของศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศออกจากกันยังประกอบไปด้วยการเปลี่ยนกระบวนทัศน์จากศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสู่ศาสตร์แห่งระบบโลกหรือ Earth System Science (ESS) ซึ่งพิจารณาว่าระบบภูมิอากาศของโลกทั้งทางกายภาพและชีวภาพเป็นระบบใหญ่หนึ่งระบบโดยการนำเอากระบวนการทางฟิสิกส์ในศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและกระบวนการทางชีวมณฑลในศาสตร์แห่งระบบโลกมารวมกันซึ่งทำให้เราสามารถวิเคราะห์วงจรคาร์บอนร่วมกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ ในเรื่องของการแก้ปัญหาโลกร้อนนั้น วิธีการแบบใหม่ที่รวมเอารูปแบบสภาพภูมิอากาศทางกายภาพ รูปแบบของระบบโลก และรูปแบบของการประเมินความเสี่ยงเข้าไว้ด้วยกันนั้นเป็นสิ่งจำเป็น เช่น งานวิจัยเพื่อประเมินผลกระทบจากภาวะโลกร้อน การตั้งรับปรับตัว และการลดก๊าซเรือนกระจกที่มีต่อการพัฒนาเศรษฐกิจ ความมั่นคงอาหาร สุขภาวะ ความหลากหลายทางชีวภาพ และความมั่นคงทางพลังงานนั้นเป็นที่ต้องการมากในปัจจุบัน
การบูรณาการศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเข้ากับนวัตกรรมทางเทคโนโลยีเพื่อให้ได้ Solution ที่มีประสิทธิภาพสูง
นอกเหนือไปจากกระบวนการที่ต่อเนื่องเป็นระบบแล้ว ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศยังมีจุดอ่อนเมื่อนำไปใช้ออกแบบแนวทางแก้ปัญหาโลกร้อนอีก กล่าวคือโมเดลสภาพภูมิอากาศที่ทันสมัยที่สุดก็อาจประเมินความเปราะบางของระบบภูมิอากาศโลกสูงเกินไปแต่ประเมินความรุนแรงของภัยธรรมชาติที่อาจเกิดจากภาวะโลกร้อนต่ำเกินไป นอกจากนี้ โมเดลเหล่านี้ยังขาดความสามารถในการพยากรณ์รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในแต่ละพื้นที่ ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญในการออกแบบแนวทางตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกที่เหมาะสม
การแก้ไขปัญหาโลกร้อนไม่สามารถรอวิธีการที่สมบูรณ์แบบไร้ข้อผิดพลาดที่อาจต้องใช้เวลาหลายสิบปีหรืออาจไม่เกิดขึ้นเลยก็ได้ ซึ่งจะหมายความว่าศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศรวมถึงโมเดลสภาพภูมิอากาศโลกไม่สามารถนำไปใช้ออกแบบแนวทางแก้ปัญหาใช่หรือไม่?
คำตอบคือไม่ใช่ ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสามารถนำไปใช้ออกแบบแนวทางแก้ปัญหาได้และอันที่จริงแล้ว ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่มุ่งเน้นหาแนวทางแก้ปัญหาอาจกำจัดจุดอ่อนต่าง ๆ ที่กล่าวมาแล้วข้างต้นด้วยการรวมศาสตร์เข้ากับนวัตกรรมทางเทคโนโลยี ยกตัวอย่างเช่น
(1) รวมเอาโมเดลสภาพภูมิอากาศโลกเข้ากับโมเดลพยาการณ์อากาศที่มีความละเอียดสูง หรือรวมเอาโมเดลสภาพภูมิอากาศระดับท้องถิ่นที่มีความละเอียดสูงเข้ากับโมเดลประมาณการเกิดสภาพอากาศที่รุนแรงระดับภัยพิบัติทางธรรมชาติ
(2) รวมเอาโมเดลสภาพภูมิอากาศโลกเข้ากับ AI เพื่อออกแบบแนวทางตั้งรับปรับตัวและการลดก๊าซเรือนกระจกสำหรับพื้นที่หนึ่ง ๆ ในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ
(3) พัฒนาโมเดลสภาพภูมิอากาศที่มีความละเอียดสูงสำหรับเทคโนโลยีด้านการคำนวณอย่าง AI และ Big Data เพื่อปรับปรุงการจำลองกระบวนการทางฟิสิกส์ เคมี และชีวภาพของโมเดลระบบโลกและสภาพภูมิอากาศ
นวัตกรรมเหล่านี้อาจช่วยพัฒนาระบบเตือนภัยการเกิดสภาพอากาศที่รุนแรงระดับภัยพิบัติทางธรรมชาติสำหรับกำหนดนโยบายในระดับท้องถิ่น ภูมิภาค และระดับชาติ และสำหรับสาธารณชนเพื่อการเตรียมความพร้อม ในขณะที่เราอาจนำเอาโมเดลสภาพภูมิอากาศและโมเดลพยาการณ์อากาศที่มีความละเอียดสูงไปใช้ในการทำนายกระแสไฟฟ้าที่จะผลิตได้ในแต่ละวันในธุรกิจพลังงานทางเลือก
การเปลี่ยนกระบวนทัศน์จากพลวัติของสภาพภูมิอากาศที่สมดุลเป็นพลวัติของระบบโลก/สภาพภูมิอากาศที่ไม่สมดุล
ประการสุดท้าย การเปลี่ยนกระบวนทัศน์ของศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมิได้หมายความว่าเราจะไม่มีที่ทางให้กับงานวิจัยที่เกิดจากความใคร่รู้เชิงทฤษฎีอีกต่อไป ในทางตรงกันข้าม การเปลี่ยนกระบวนทัศน์จะขยายขอบเขตของความรู้พื้นฐานของศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศออกไปอีก
ความเข้าใจของมนุษย์ที่มีต่อสมดุลสภาพภูมิอากาศและความไม่แน่นอนของมันนั้นมีความก้าวหน้าขึ้นมากในช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมา ย่างไรก็ตาม ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบโลก/สภาพภูมิอากาศที่ไม่สมดุลนั้นยังอยู่ในช่วงตั้งไข่ ทำให้งานวิจัยที่เกิดจากความใคร่รู้เชิงทฤษฎีเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อตอบคำถามต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
- เมื่อใดที่การหมุนวนกระแสน้ำย้อนกลับตามแนวเหนือ-ใต้ในมหาสมุทรแอตแลนติกจะชะลอลงหรือหยุดลงโดยสิ้นเชิง และจะเกิดขึ้นได้อย่างไร?
- ปัจจัยใดที่จะส่งผลต่อการทำงานของระบบโลกและสภาพภูมิอากาศมากที่สุดหากปัจจัยนั้นเปลี่ยนแปลงไป?
- ปัจจัยใดที่ควบคุมการเกิดสภาพอากาศที่รุนแรงและภัยพิบัติทางธรรมชาติ และจะมีการเปลี่ยนแปลงในปัจจัยนั้นอย่างไรในอนาคต?
- เราจะสามารถพัฒนาทฤษฎีทางฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ที่ใช้อธิบายการทำงานของระบบโลกและสภาพภูมิอากาศในฐานะที่เป็นระบบที่ซับซ้อนและขาดความสมดุลมากที่สุดได้หรือไม่?
ทฤษฎีต่าง ๆ ของศาสตร์เชิงสถิติและฟิสิกส์ที่ไม่สมดุลและมีความซับซ้อนสูงอาจช่วยตอบคำถามต่าง ๆ ข้างต้นแต่ยังห่างไกลจากการนำมาใช้แก้ปัญหา เราต้องการทฤษฎีและวิธีการต่าง ๆ ที่เป็นนวัตกรรมเปลี่ยนโลก ดังนั้น งานวิจัยเกี่ยวกับทฤษฎีขั้นพื้นฐานของระบบโลก/สภาพภูมิอากาศที่ไม่สมดุลจึงมีศักยภาพในการพัฒนาองค์ความรู้เชิงฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ และการศึกษาระบบที่มีความซับซ้อนสูงให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้น