การกำหนดตัวบ่งชี้ ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศไทย จากข้อมูลบรรยากาศที่มีอยู่จำกัด

การกำหนดตัวบ่งชี้ ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศไทย จากข้อมูลบรรยากาศที่มีอยู่จำกัด

ดร. นิธิวัฒน์ ชูสกุล* และ ดร. มรกต พุทธกาล

บทนำ

ฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศไทย เป็นช่วงที่เหมาะสมที่สุดในการปลูกข้าว เนื่องมาจากในช่วงฤดูมรสุมนี้ มักจะมีปริมาณฝนที่ตกมากกว่าช่วงอื่น ๆ ของปี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับพื้นที่ปลูกข้าวนาปี ในแถบภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ดังนั้น หากรู้ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ก็จะสามารถทำให้คาดคะเนช่วงเดือนที่ฝนจะตกชุกได้ ส่งผลให้สามารถเลือกเวลาในการลงกล้าข้าว ได้ง่ายและแม่นยำขึ้น การหาช่วงเข้ามรสุมนั้น ส่วนใหญ่มักจะใช้ชุดข้อมูลพื้นฐานเพียงเท่าที่มี อาทิ ข้อมูลทิศทางลม ปริมาณน้ำฝน และสถิติต่าง ๆ ที่เคยเก็บไว้ แล้วนำมาพิจารณาร่วมกัน โดยปกติแล้วจะอาศัย ประสบการณ์และความชำนาญพิเศษของนักอุตุนิยมวิทยา ในการพิจารณาข้อมูลต่าง ๆ ที่มีนั้น เข้าด้วยกัน แล้วจึงกำหนดช่วงเข้าฤดูมรสุมขึ้นมา ด้วยเหตุนี้ความคลาดเคลื่อนเชิงบุคคล จึงเป็นสิ่งที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้ ดังนั้น การกำหนดตัวบ่งชี้ ที่สามารถใช้เป็นมาตรฐาน และมีแบบแผนระเบียบวิธีปฎิบัติในเชิงสถิติที่เหมาะสม จะช่วยลดตรงส่วนความคลาดเคลื่อนเชิงบุคคลลงไปได้ ส่งผลให้ความน่าเชื่อถือ ความแม่นยำและความถูกต้องในการกำหนดช่วงเข้าฤดูมรสุมมีสูงตามไปด้วย

วัตถุประสงค์

1. เพื่อศึกษาวิธีการกำหนดตัวบ่งชี้ ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ที่เหมาะสม ของประเทศไทย

2. เพื่อพัฒนาแนวทางที่เหมาะสมต่อ การหาตัวบ่งชี้ ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศ

3. เพื่อกำหนดตัวบ่งชี้ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ของประเทศไทย

 

วิธีดำเนินการ

การทดลองครั้งนี้เป็นการศึกษาวิธีการกำหนดตัวบ่งชี้ ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ที่เหมาะสม ของประเทศไทยโดยใช้ข้อมูลจีพีเอส โดยเก็บข้อมูล จีพีเอส จากสถานีจีพีเอสในพื้นที่ศึกษา เพื่อใช้เป็นกรณีศึกษาสำหรับงานวิจัยนี้ เก็บข้อมูลพื้นฐานทางบรรยากาศ ที่เกี่ยวข้อง อาทิ ข้อมูลความดันบรรยากาศ บริเวณ สถานีจีพีเอส ข้อมูลทิศทางและความเร็วของลม ข้อมูลอุณหภูมิผิวพื้น ข้อมูลปริมาณน้ำฝน เป็นต้น จากกรมอุตุนิยมวิทยา หลังจากนั้น นำข้อมูล จีพีเอสมาประมวลผลข้อมูลแบบรายวัน เพื่อคำนวณหาค่า GPS – PWV โดย ใช้ซอฟต์แวร์ Bernese 4.2 เนื่องจาก ซอฟต์แวร์ นี้ สามารถให้ค่า Zenith Total Delay (ZTD) แล้วนำค่า ZTD ที่ได้ไปคำนวณ หาค่า PWV เพื่อนำไปวิเคราะห์ สำหรับนำไปเป็นส่วนช่วยในการกำหนดตัวบ่งชี้ ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ที่เหมาะสม ของประเทศไทย โดยจะนำค่า GPS-PWV มาเขียนเป็นกราฟเทียบกับเวลา ทิศทางลม และ ปริมาณฝนตกตามลำดับ เพื่อหาความสัมพันธ์ เชิงเส้นที่สอดคล้องกันของข้อมูลต่าง ๆ ลักษณะความสัมพันธ์เชิงเส้นที่สนใจคือ ค่าความชันของเส้นกราฟ ที่อาจจะใช้เป็นส่วนร่วมในการกำหนดช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ของประเทศไทยและตรวจสอบโดยนำไปเปรียบเทียบกับช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ที่ได้ประกาศจากกรมอุตุนิยมวิทยา

เนื่องจากในการทดลองมีจุดประสงค์หลักคือเลือกใช้ข้อมูลที่มีอยู่อย่างจำกัดในการประมวลผล ดังนั้นในการทดลองครั้งนี้เราได้เลือกใช้ข้อมูลเพียง 3 ชนิดดังนี้ คือ ข้อมูล GPS ข้อมูล ทิศทางลม และ ข้อมูลน้ำฝน

ข้อมูล GPS จะถูกนำไป คำนวนเพื่อดึงเอาเฉพาะค่าปรับแก้ค่าคาดเคลื่อนในแนวดิ่งอันเนื่องมาจากบรรยากาศออกมาให้อยู่ในรูปของ ค่า ZTD หลังจากนั้นค่า ZTD จะถูกคำนวนกลับเป็น ค่าไอน้ำในบรรยากาศรวม (Perceptible Water Vapour : PWV ) อีกต่อหนึ่ง โดยในการศึกษาครั้งนี้ เลือกใช้พื้นที่ศึกษาที่ใช้ข้อมูลกรุงเทพมหานครและของจังหวัดเชียงใหม่ โดย เครื่อง GPS ของกรุงเทพมหานครถูกติดตั้งที่กรมอุตุนิยมวิทยา ส่วน เครื่อง GPS ของเชียงใหม่ถูกติดตั้ง ไว้ที่สถานีอุตุนิยมวิทยาเชียงใหม่ ทั้งสองจุดนี้ใช้เป็นตัวแทนของพื้นที่ภาคกลางและภาคเหนือตามลำดับ ข้อมูลทั้งหมดเลือกใช้จากฐานข้อมูลเก่าปี คศ. 2002  เป็นกรณีศึกษา ค่า PWV จะถูกคำนวนออกมาในรูปของ ค่า PWV รายสัปดาห์ โดยปกติแล้ว ค่า PWV รายสัปดาห์จะมี 52 ข้อมูล ต่อ 1 ปี แต่เนื่องจากในบางช่วงเวลาของการเก็บข้อมูลนั้น เครื่อง GPS  มีการหยุดการทำงานอันเนื่องมาจากสาเหตุหลักคือ ไฟฟ้าดับ จึงทำให้บางช่วงเวลาไม่มีข้อมูล

ข้อมูลทิศทางลมนั้น ได้เลือกใช้ข้อมูลทิศทางลมแบบรายสัปดาห์ที่ระดับความสูง 600 เมตรจากระดับน้ำทะเล โดยได้รับความอนุเคราะห์ข้อมูลจาก กรมอุตุนิยมวิทยา สาเหตุที่เลือกข้อมูลทิศทางลมที่ระดับความสูง 600 เมตรจากระดับน้ำทะเลก็เพื่อลดความผิดพลาดของทิศทางอันเนื่องมาจากความขรุขระของพื้นผิวโลก อาทิ พื้นที่ที่เป็นภูเขา หรือ พื้นที่ที่มีตึกสูงหรือที่พักอาศัย โดยข้อมูลทิศทางลม รายสัปดาห์จะมีทั้งหมด 52 ข้อมูล ต่อระยะเวลา 1 ปี

ข้อมูลน้ำฝน ได้รับความอนุเคาระห์ข้อมูลจาก กรมอุตุนิยมวิทยา โดยเป็นข้อมูลน้ำฝนแบบรายวัน ดังนั้นเพื่อให้ลักษณะข้อมูลเป็นในทิศทางแบบเดียวกัน จึงนำข้อมูลนำฝนรายวันมาทำการเฉลี่ยเป็นน้ำฝนรายสัปดาห์

 

ผลการทดลองและวิเคราะห์ผลการทดลอง

          หาช่วงเข้าฤดูมรสมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศไทย

เราได้ทำการเปรียบเทียบข้อมูลทั้งสามชนิดตามที่ได้จัดเตรียมไว้ดังแสดงในช่วงแรก โดยแสดงในภาพ ที่ 1 และ 2 ภาพที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบข้อมูล PWV ทิศทางลมและปริมาณน้ำฝน ของกรุงเทพมหานคร ส่วนภาพที่ 2 แสดงการเปรียบเทียบข้อมูล PWV ทิศทางลมและปริมาณน้ำฝนของจังหวัดเชียงใหม่

ภาพที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบข้อมูล PWV ทิศทางลมและปริมาณน้ำฝน ของกรุงเทพมหานคร

 

          จากภาพที่ 1 แสดงให้เห็นว่า ค่า PWV ในเขตกรุงเทพมหานครค่อยๆ เพิ่มสูงขึ้นจากค่าประมาณ 25 มม. ในสัปดาห์แรกของปี จนมาอยู่ในระดับประมาณ 50 มม. ในสัปดาห์ที่ 18 ของปี ซึ่งหลังจากสัปดาห์ที่ 18 ของปี ค่าPWV มีการแกว่งอยู่ในระดับเฉลี่ยที่ 50 มม. จนถึงประมาณ สัปดาห์ที่ 40 ของปี สัปดาห์ที่ 18ของปี ตรงกับช่วงกลางเดือนพฤษภาคมของปี  ในช่วงสัปดาห์ที่ 18 ที่พบว่าเป็นช่วงที่ระดับค่า PWV เข้าสู่ระดับเฉลี่ย 50 มม. และในสัปดาห์เดียวกันนี้ พบว่าทิศทางของลมมีการเปลี่ยนทิศจากเดิมเป็นทิศทางเฉลี่ยที่ 240 องศา ซึ่งเป็นทิศตะวันตกเฉียงใต้ นอกจากนี้ ยังพบว่า ในช่วงสัปดาห์ที่ 17 ถึง 18 ของปี ฝนก็เริ่มที่จะตกบ่อยครั้งและมีปริมาณมากอีกด้วย

ภาพที่ 2 แสดงการเปรียบเทียบข้อมูล PWV ทิศทางลมและปริมาณน้ำฝนของจังหวัดเชียงใหม่

จากภาพที่ 2 แสดงให้เห็นว่า ค่า PWV ในเขตจังหวัดเชียงใหม่ค่อยๆ เพิ่มสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด จากสัปดาห์ที่ 1 ของปี ที่ 18 มม. ไปจนถึง ระดับประมาณ 50 มม.ช่วงสัปดาห์ที่ 19 ถึง 20 ของปี และมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 50 มม. จากสัปดาห์ที่ 20 ไปจนถึงสัปดาห์ที่ 40 ของปี สัปดาห์ที่ 19และ 20  ตรงกับช่วงกลางถึงปลายเดือนพฤษภาคมของปี ในส่วนของข้อมูลทิศทางลมในเขตจังหวัดเชียงใหม่ พบว่าทิศทางลมอยู่ทิศทางเฉลี่ยที่ 260 องศา ซึ่งตรงกลับทิศตะวันตก ตั้งแต่สัปดาห์ที่ 1 ถึงประมาณสัปดาห์ที่ 35 ของปี ส่วนฝนและปริมาณฝนจะเริ่มตกชุกแบะมีปริมาณสูงจากสัปดาห์ที่ 19 ของปี

จากภาพที่ 1 และภาพที่ 2 พบว่าค่า PWV มีค่าเพิ่มขึ้นจากระดับต่ำไประดับสูงโดยสมบูรณ์ ในช่วงเวลาไล่เลี่ยกันคือ ช่วงประมาณ สัปดาห์ที่ 18 ของปี เนื่องมากจาก มวลอากาศชื้นจากทะเลถูกพัดเข้ามาในพื้นทวีปด้วยอิทธิพลของลมตะวันตกเฉียงใต้ ดังปรากฎในภาพที่ 1 ที่ลมมีการเปลี่ยนทิศทางจากเดิมเป็นทิศตะวันตกเฉียงใต้ในช่วงสัปดาห์ที่ 18 ของปีเช่นกัน จากผลของทิศทางลมและปริมาณ PWV ที่เพิ่มขึ้นนี้ ส่งผลให้ฝนเริ่มตกบ่อยขึ้นและมีปริมาณมาก โดยเริ่มตั้งแต่ประมาณ สัปดาห์ที่ 18 ของปีดังแสดงในภาพที่ 1 และ 2

ตามรายงานประจำปีของกรมอุตุนิยมวิทยา ได้ระบุไว้ว่า ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศไทยปี คศ. 2002 อยู่ที่ประมาณกลางเดือนพฤษภาคม ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดลองของกรณีศึกษานี้

สรุปผลการวิจัย

จากการดำเนินการวิจัยในครั้งนี้ สรุปผลการวิจัยได้ดังนี้

1. ค่า PWV มีการเปลี่ยนแปลงจากระดับต่ำ ไประดับสูงโดยสมบูรณ์ ใน สัปดาห์ที่ 18 ของปี ซึ่งสัมพันธ์กันกับช่วงที่ลมมีการเปลี่ยนทิศไปในทิศตะวันตกเฉียงใต้ และฝนเริ่มที่จะตกชุกและมีปริมาณน้ำฝนสะสมเพิ่มสูงขึ้น ความสัมพันธ์ดังกล่าวนี้ สอดคล้องกับรายงานประจำจากกรมอุตุนิยมวิทยาว่า ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศไทยอยู่ประมาณกลางเดือนพฤษภาคมของปี

2. การเปลี่ยนระดับจากระดับต่ำไปสูงโดยสมบูรณ์ของค่า PWV สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ช่วงเข้าฤดูมรสมตะวันตกเฉียงใต้ได้

3. การเปลี่ยนระดับของค่า PWV เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะใช้เป็นตัวบ่งชี้ ต้องใช้ร่วมกับการเปลี่ยนทิศทางของลมเป็นทิศตะวันตกเฉียงใต้และ การเริ่มมีฝนตกชุกและปริมาณสูง

จากการวิจัยพบว่าความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนระดับของค่า PWV การเปลี่ยนทิศทางของลมและฝนที่ตก มีช่วงเวลาในการเปลี่ยนแปลงที่ตรงกัน กล่าวคือ มีการเปลี่ยนแปลงในช่วงประมาณสัปดาห์ที่ 18 ของปี ซึ่งตรงกับช่วงกลางเดือนพฤษภาคมของปี จากความสัมพันธ์ดังกล่าว อาจสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศไทยได้

การกำหนดตัวบ่งชี้ช่วงเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ โดยใช้ข้อมูลอันจำกัดนั้น ต้องใช้ข้อมูลอย่างน้อย 2 ชนิดข้อมูล จึงจะเพียงพอในการกำหนดตัวบ่งชี้ อันเนื่องมาจากความไม่สมบูณร์ของข้อมูลที่มีอยู่จำกัดนั้นจะทำให้ไม่สามารถกำหนดตัวบ่งชี้ที่สอดคล้องกันได้ ยกตัวอย่างเช่น ข้อมูลทิศทางลมของเขตจังหวัดเชียงใหม่ ไม่สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ได้ เนื่องจากไม่พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ จึงเหลือแค่เพียงข้อมูล PWV และข้อมูลน้ำฝน ที่พบว่ามีความสัมพันธ์กัน

 

ข้อเสนอแนะในการวิจัย

          ในการวิจัยครั้งนี้ศึกษาจาก กรณีศึกษา โดยใช้ข้อมูลเพียงสองจุดเป็นตัวแทน ในภาพรวมของทั้งประเทศ แต่จากผลการศึกษาพบว่า สามารถเจาะลึกลงไปในระดับภูมิภาคได้ ยกตัวอย่างเช่น จากการสังเกตพบว่า ช่วงการเปลี่ยนระดับของค่า PWV ของกรุงเทพมหานครจะมาก่อน ของจังหวัดเชียงใหม่ จากผลการสังเกตดังกล่าวสามารถนำไปต่อยอดงานวิจัย ในสมมุติฐานที่ว่า ช่วงการเข้าฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศไทยจะไม่พร้อมกันขึ้นกับระยะห่างจากทะเลของแต่ละภูมิภาคนั้นๆ

Permanent link to this article: http://www.sci.rmutt.ac.th/research/?p=555