นักวิทยาศาสตร์กำลังท้าทายทะเลแทสมันที่ทรยศเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับคลื่นภายใน
ในการเดินทางสำรวจขั้วโลกในปี พ.ศ. 2436 นักสำรวจชาวนอร์เวย์ Fridtjof Nansen ได้พบกับบางสิ่งที่แปลกประหลาด แล่นผ่านน่านน้ำที่หนาวจัดทางตอนเหนือของรัสเซีย เรือของ Nansen แล่นผ่านทะเลที่สงบนิ่ง เมื่อการเคลื่อนไปข้างหน้าของเรือหยุดชะงักกะทันหัน แม้จะเร่งเครื่องเต็มที่ แต่เรือแทบไม่ขยับเลย Nansen และเรือของเขาติดอยู่ในฟยอร์ดแคบ ๆ ติดอยู่ในพื้นที่ลึกลับของน้ำตาย
Nansen และเพื่อนร่วมงานของเขา Vilhelm Bjerknes ระบุแหล่งที่มาของการลากในภายหลัง: คลื่นทำให้ความพยายามของเครื่องยนต์หยุดชะงัก แต่คลื่นเหล่านี้ไม่ใช่คลื่นที่คุ้นเคยที่ระลอกคลื่นบนพื้นผิวมหาสมุทร คลื่นเหล่านี้เป็นลูกคลื่นภายในร่างกายของน้ำ มองไม่เห็นด้วยตา การตีความที่ไม่เหมือนใครนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการค้นพบสิ่งที่นักสมุทรศาสตร์ชาวสวีเดน Otto Pettersson เรียกอย่างเป็นทางการว่า “กระแสน้ำภายใน” ในภายหลัง
ตั้งแต่นั้นมา นักสมุทรศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับคลื่นภายใน (” กระแสน้ำภายใน ” เป็นเพียงตัวอย่างที่น่าทึ่งและน่าทึ่งของคลื่นภายใน ) รวมถึงการตระหนักว่าคลื่นเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศของมหาสมุทรและสภาพภูมิอากาศ
คลื่นยักษ์เหล่านี้ ซึ่งสูงพอๆ กับตึกระฟ้า ทะลวงมหาสมุทรของโลก ทว่าผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดของคลื่นภายในขนาดใหญ่ไม่ได้มาจากการเดินทาง แต่มาจากความตาย เมื่อคลื่นภายในกระทบผืนดินใต้น้ำ เช่น ความลาดชันของทวีป เช่นเดียวกับคลื่นที่กระทบชายหาด คลื่นจะผสมชั้นบนที่อบอุ่นของมหาสมุทรกับชั้นล่างที่เย็นจัดอย่างรุนแรง การผสมนี้จะดึงความร้อนและคาร์บอนไดออกไซด์ลงไปที่ระดับความลึกของมหาสมุทร และหมุนเวียนสารอาหารกลับขึ้นสู่ผิวน้ำ
ต่างจากแหล่งน้ำหรือกระแสน้ำที่ไหลวนไปมาเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี คลื่นภายในค่อนข้างเร็ว บางครั้งเดินทางหลายร้อยกิโลเมตรในเวลาเพียงไม่กี่วัน
“พวกเขาจินตนาการได้น่าทึ่งมาก” เจนนิเฟอร์ แมคคินนอน นักสมุทรศาสตร์จากสถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์กล่าว
แรงที่หลากหลายสามารถกระตุ้นคลื่นภายในได้ ในกรณีของ Nansen เชื่อว่าพลังงานที่สร้างขึ้นโดยเรือของเขาเองได้ก่อให้เกิดคลื่นที่ทำให้เขาติดอยู่ แต่คลื่นภายในส่วนใหญ่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งคลื่นที่ใหญ่ที่สุด เกิดจากกระแสน้ำ ในขณะที่มหาสมุทรเคลื่อนตัวไปตามกระแสน้ำ บางครั้งน้ำในส่วนลึกของมหาสมุทรก็พบกับเนินเขาสูงชันหรือทิวเขาสูงชัน ถูกบังคับให้ไหลขึ้นและข้ามสิ่งกีดขวางเหล่านี้ น้ำก็ถล่มตัวเอง ซึ่งเป็นสิ่งรบกวนที่บางครั้งเติบโตเป็นคลื่นภายในขนาดใหญ่
แม้จะมีมรดกทางวิทยาศาสตร์ที่มีมายาวนานนับศตวรรษ และความสำคัญทางภูมิอากาศวิทยา คลื่นภายในก็ยังคงปกคลุมไปด้วยความลึกลับ
Jonathan Nash นักสมุทรศาสตร์จาก Oregon State University กล่าวว่า “ไม่มีใครเคยศึกษาการแตกหักนี้มาก่อน พลังงานที่คลื่นเหล่านี้ปล่อยออกมาเมื่อมันแตกออกและพลังงานนั้นไปที่ไหนไม่เป็นที่รู้จัก เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศพยายามดิ้นรนเพื่อเป็นตัวแทนของคลื่นภายในที่แตกสลายในแบบจำลองของพวกเขา
การจำลองสภาพภูมิอากาศของคอมพิวเตอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างความซับซ้อนของดาวเคราะห์ แต่ แบบจำลอง (และด้วยเหตุนี้การคาดการณ์สำหรับอนาคต) ทั้งหมดแตกต่างกันเล็กน้อย “[T]นี่คือช่วงระหว่างพวกเขา” MacKinnon กล่าว หนึ่งใน “ความแตกต่าง [s] ระหว่างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศเหล่านั้นคือพวกมันมีการคาดเดาที่แตกต่างกันสำหรับอัตราการผสมในมหาสมุทรภายใน”
พูดง่ายๆ แบบจำลองสภาพภูมิอากาศไม่ได้คำนึงถึงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นภายในแตก และช่องว่างในข้อมูลที่เข้าสู่แบบจำลองสภาพภูมิอากาศทำให้การคาดการณ์ในอนาคตแม่นยำน้อยลง ดังนั้น Nash, MacKinnon และทีมนักสมุทรศาสตร์ข้ามชาติจึงกำลังทำงานเพื่ออุดรูขนาดคลื่นภายในนั้น
เมื่อต้นปีนี้ นักวิทยาศาสตร์สองสามโหลได้บรรทุกเครื่องมือหลายร้อยชิ้นและเกียร์หลายพันปอนด์ลงบน R/V Roger Revelleและนึ่งในน่านน้ำที่ผันผวนระหว่างออสเตรเลียและนิวซีแลนด์
ทะเลแทสมัน ซึ่งเป็นมหาสมุทรที่ทอดยาวออกไปอย่างยากลำบากซึ่งถูกปั่นป่วนโดย “กลุ่ม ดาว คำราม ” อันโด่งดัง เป็นที่ตั้งของกระแสคลื่นพิเศษภายในที่พัดพาดผ่านพื้นทะเลเป็นประจำและกระแทกเข้ากับไหล่ทวีปแทสเมเนีย “นี่คือลำแสงที่โฟกัส” MacKinnon กล่าว “เป็นห้องปฏิบัติการที่ดีที่จะเข้าใจกระบวนการพื้นฐานซึ่งเกิดขึ้นทุกหนทุกแห่งในมหาสมุทร”
จากห้องปฏิบัติการลอยน้ำ ทีมงานใช้ปั้นจั่นเพื่อจุ่มอุปกรณ์หลายพันกิโลกรัมลงไปที่พื้นทะเลและสำรองอีกครั้ง ครั้งแล้วครั้งเล่า ซึ่งเป็นโยโย่ทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการสอบเทียบอย่างพิถีพิถันด้วยเชือกยาวหลายพันเมตร พวกเขายึดสายเคเบิลที่รับภาระด้วยเซ็นเซอร์ไว้ที่ด้านล่างของมหาสมุทร โดยมีทุ่นยักษ์ยื่นขึ้นไปที่พื้นผิว
ทีมงานใช้เวลาสามเดือนในการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับทะเลแทสมันที่เคลื่อนตัว: ความพยายามทั้งหมดนี้เพื่อให้ได้งานง่ายๆ ที่ดูเหมือนง่ายในการวัดอุณหภูมิ ความเค็ม และความหนาแน่นของน้ำ—การสังเกตที่ช่วยให้พวกเขาสามารถคำนวณขนาดและความเร็วของคลื่นภายในที่ ไหลจากนิวซีแลนด์สู่แทสเมเนีย
ตอนนี้นักวิจัยกลับมาที่ฝั่งแล้วและกำลังเริ่มกระทืบข้อมูลที่หวังว่าจะบอกสิ่งใหม่เกี่ยวกับคลื่นภายในให้พวกเขาได้ ผลกระทบของการวิจัยอาจมีขนาดใหญ่ โทมัส พีค็อก วิศวกรเครื่องกลจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับงานนี้กล่าว
“การสร้างแบบจำลองการไหลเวียนของมหาสมุทรและสภาพอากาศโลกอย่างแข็งขันเป็นหนึ่งในปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่เร่งด่วนที่สุดในยุคของเรา” นกยูงกล่าว “ความรู้ที่เราได้รับจากการทดลองเหล่านี้ ซึ่งต่อมาใช้สำหรับแบบจำลองเหล่านี้ อาจมีผลลัพธ์ที่สำคัญสำหรับการสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศในระดับโลก”
MacKinnon หวังที่จะนำเสนอผลการทดลองเบื้องต้นในการประชุมสภาพภูมิอากาศในฤดูใบไม้ร่วงนี้ เธอกล่าวว่าผู้สร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศสามารถเริ่มทำงานกับข้อมูลได้ “เร็ว ๆ นี้” เร็วแค่ไหน? ภายในไม่กี่ปีข้างหน้าเธอกล่าว อาจดูเหมือนใช้เวลานานในการรอ แต่ด้วยความลึกลับที่ต่อเนื่องยาวนานกว่า 120 ปีของคลื่นภายในที่อยู่ข้างหลังเรา มีอะไรอีกบ้าง?
