การเปลี่ยนแปลงของปริมาณความชื้นในบรรยากาศในช่วงก่อนพายุฝนฟ้าคะนอง ในเขตกรุงเทพมหานคร

การเปลี่ยนแปลงของปริมาณความชื้นในบรรยากาศในช่วงก่อนพายุฝนฟ้าคะนอง
ในเขตกรุงเทพมหานคร

ดร. นิธิวัฒน์ ชูสกุล*, เดี่ยว อภัยราช และ เพ็ญนภา พาวขุนทด

บทนำ

ปัญหาการจราจรติดขัดในกรุงเทพมหานคร เป็นปัญหาที่ยังแก้ใขไม่ได้จนถึงปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในช่วงที่มีฝนตก การจราจรที่ติดขัดอยู่แล้วก็จะยิ่งทวีความรุนแรงเป็นเท่าตัว วิธีที่จะช่วยบรรเทาปัญหาการจราจรติดขัดในกรุงเทพมหานครในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง
วิธีการหนึ่งก็คือ การเตรียมตัวรับมือ กับปริมาณน้ำฝนที่จะตกลงมา การที่จะเตรียมตัวรับมือได้ทันท่วงที ก็ ต้องรู้ล่วงหน้าว่าจะมีฝนตกหรือไม่ และปริมาณมากน้อยเพียงใด

ไอน้ำในบรรยากาศ เป็นตัวการที่สำคัญอย่างหนึ่งในวัฎจักรของเมฆ ซึ่งไอน้ำในบรรยากาศมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาตลอดทั้งวัน
โดยปริมาณไอน้ำในบรรยากาศ จะไม่คงที่ ณ บริเวณใดบริเวณหนึ่ง หากไอน้ำในบรรยากาศในบริเวณหนึ่ง เพิ่มสูงขึ้น ค่าความชื้นสัมพัทธ์
ในบรรยากาศก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย ส่งผลให้ความน่าจะเป็นในการเกิดเมฆฝนมีค่าสูงตามไปอีกด้วย การก่อตัวของเมฆฝนอาศัยปริมาณไอน้ำ
ในบรรยากาศและเวลาในการก่อตัวเป็นเมฆฝน ดังนั้นก่อนที่ฝนจะตกก็จะต้องมีช่วงเวลาแห่งการก่อตัวของเมฆฝนจากไอน้ำในบรรยากาศ
ซึ่งหมายถึงไอน้ำในบรรยากาศก็จะมีค่ามากในบริเวณนั้นๆ ก่อนการเกิดฝนตก ด้วยเหตุนี้หากรู้ปริมาณไอน้ำในบรรยากาศในบริเวณนั้น
ก็จะสามารถคาดการณ์ โอกาสที่ฝนจะตกว่ามีมากน้อยเพียงใด และอาจรวมไปถึงการคาดการณ์ปริมาณน้ำฝนที่จะเกิดขึ้นได้อีกด้วย ดังนั้นการเตรียมพร้อมการระบายน้ำฝนก็ดี  การวางแผนช่องทางจราจรก็ดี หรือการแจ้งเตือนประชาชนก็ดี ก็จะมีความชัดเจน และมีประสิทธิภาพ
เพิ่มขึ้นตามมาด้วย ส่งผลให้บรรเทาปัญหาการจราจรติดขัดในกรุงเทพมหานครได้ในระดับหนึ่ง

วัตถุประสงค์

1. เพื่อศึกษาลักษณะของปริมาณไอน้ำในบรรยากาศก่อน การเกิดพายุฝนฟ้าคะนองในเขตกรุงเทพมหานคร

2. เพื่อหาศักยภาพของ ข้อมูลไอน้ำในบรรยากาศ สำหรับการนำมาคาดการณ์การเกิดฝนตกในเขตกรุงเทพมหานคร

3. เพื่อพัฒนาแนวทางการใช้ข้อมูลไอน้ำในบรรยากาศในพื้นที่ตัวอย่าง ไปสู่การใช้งานจริงทั่วประเทศไทย

ผลการทดลองและวิเคราะห์ผลการทดลอง

เนื่องจากการทดลองนี้ต้องการประยุกต์ใช้ข้อมูล จีพีเอสในเชิงอุตุนิยมวิทยา ดังนั้นข้อมูล GPS  และจะถูกนำมาคำนวนเป็นค่าคลาดเคลื่อน
ในแนวดิ่งอันเนื่องมาจากบรรยากาศ ที่อยู่ในรูปของ ค่า ZTD  หลังจากนั้น ค่า ZTD จะถูกคำนวนกลับออกมาเป็น ค่าไอน้ำรวมในบรรยากาศ (Integrated Water Vapour : IWV)  โดยในการศึกษาครั้งนี้ เลือกใช้พื้นที่ศึกษาที่ใช้ข้อมูลกรุงเทพมหานคร โดย เครื่อง GPS ของกรุงเทพมหานครถูกติดตั้งที่กรมอุตุนิยมวิทยา ข้อมูลทั้งหมดเลือกใช้จากฐานข้อมูลเก่าปี คศ. 2001  เป็นกรณีศึกษา โดยเลือกใช้ข้อมูลของ
วันที่ฝนตก ทั้งสิ้น 10 วัน ดังแสดงในตารางที่ 1

ลำดับที่ DOY ปริมาณน้ำฝนรวม (mm.) เวลาที่ฝนเริ่มตกโดยประมาณ
1 222 37.5 10.00 น.
2 20.00 น.
3 225 33.6 19.00 น.
4 228 21.0 16.00 น.
5 247 32.5 22.00 น.
6 249 40.8 09.00 น.
7 260 41.6 22.00 น.
8 262 71.7 06.00 น.
9 16.00 น.
10 267 35.3 24.00 น.
11 270 42.7 15.00 น.
12 306 103.1 14.00 น.

  รูปที่ 1 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 222

 รูปที่ 2 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 225

รูปที่ 3 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 228

รูปที่ 4 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 247

 รูปที่ 5 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 249

รูปที่ 6 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 260

รูปที่ 7 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 262

รูปที่ 8 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 267

 รูปที่ 9 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 270
 รูปที่ 10 ค่า IWV รายชั่วโมง DOY 306

 วิเคราะห์ผลการทดลอง

ลักษณะของปริมาณไอน้ำในบรรยากาศก่อนการเกิดพายุฝนฟ้าคะนองในเขตกรุงเทพมหานคร

จากข้อมูล IWV ทั้ง 10 วัน ของการทดลอง ในกรณีศึกษาพบว่า ค่า IWV ค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนกระทั่งถึงค่าสูงสุดที่ก่อนที่ฝนจะตก ซึ่งสอดคล้อง
กับช่วงเวลากับช่วงเวลาที่ฝนเริ่มตก ยกตัวอย่าง DOY 306 (รูปที่ 10) พบว่า ค่า IWV ค่อย ๆเพิ่มสูงขึ้นจาก ประมาณ 58 mm.
ที่เวลา 7.00 น. ขึ้นมาเป็นประมาณ 64 mm. ที่เวลา 13.00น. ซึ่งสอดคล้องกับช่วงเวลาที่ฝนเริ่มตกที่บันทึกไว้โดยกรมอุตุนิยมวิทยา
คือเวลาประมาณ 14.00 น.

ลักษณะการเพิ่มขึ้นของค่า IWV ก่อนฝนตกนั้น สามารถนำมาวิเคราะห์แบบถดถอยเชิงเส้นอย่างง่ายได้ โดยจากการวิเคราะห์ดังกล่าวทำให้เรา ได้ความชันของช่วงที่มีการเพิ่มขึ้นของค่า IWV  ก่อนฝนตกดังตารางที่ 2 ที่แสดงค่าความชันของเส้นกราฟจากสมการการถดถอยเชิงเส้นของช่วงข้อมูล IWV  ก่อนการเกิดฝนตกในแต่ละวัน

ตารางที่ 2 แสดงค่าความชันของเส้นกราฟจากสมการการถดถอยเชิงเส้นของช่วงข้อมูล IWV  ก่อนการเกิดฝนตก

ลำดับที่ DOY ปริมาณน้ำฝนรวม (mm.) ช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงค่า IWV จาก “ต่ำ” ไป “สูง” (ชม.) ความแตกต่างของค่า IWV  จาก “ต่ำ” ไป “สูง” (mm.) ความชันของกราฟการถดถอยเชิงเส้น
1 222 37.5 4 4.57 1.09
2 2 3.93 1.96
3 225 33.6 5 2.81 0.86
4 228 21.0 9 7.98 0.87
5 247 32.5 4 6.97 1.82
6 249 40.8 3 3.28 1.06
7 260 41.6 3 4.82 1.60
8 262 71.7 2 3.36 1.69
9 2 2.13 1.06
10 267 35.3 3 2.75 0.93
11 270 42.7 3 3.02 1.05
12 306 103.1 6 6.40 1.08

เมื่อนำค่าความชันของเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้น ไปเปรียบเทียบกับช่วงเวลาการก่อตัว หรือ ช่วงเวลาในการเปลี่ยนแปลงค่า IWV
จากระดับต่ำ ไป ระดับสูง ก่อนการเกิดฝนตกนั้น พบว่า ช่วงเวลาในการก่อตัวของค่า IWV จะแปรผกผันกับความชันของเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้น ดังแสดงในรูปที่ 11

รูปที่ 11 เปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างช่วงเวลาการก่อตัวของค่า IWV  กับความชันเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้น

รูปที่ 12 เปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างค่าความแตกต่าง IWV  กับความชันเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้น

เมื่อนำค่าค่าความชันของเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้น ไปเปรียบเทียบกับผลต่างของค่า IWV ก่อนการเกิดฝนตก ที่อยู่ในช่วงเวลาการก่อตัวของค่า IWV  พบว่าผลความแตกต่างของค่า IWV มีแนวโน้มแบบแปรผันตรงกับความชันของเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้น ดังแสดงในรูปที่ 12

 รูปที่ 13 เปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างค่าความแตกต่าง IWV  กับช่วงเวลาการก่อตัวของค่า IWV

 เมื่อนำค่าผลความแตกต่างของค่า IWV  ที่อยู่ในช่วงเวลาการก่อตัวของค่า IWV  ไปเปรียบเทียบกับช่วงเวลาการก่อตัวของค่า IWV
ก่อนการเกิดฝนตก พบว่าผลความแตกต่างของค่า IWV  จะแปรผันตรงกับช่วงเวลาการก่อตัวของค่า IWV ก่อนการเกิดฝนตก
ดังแสดงในรูปที่ 13 เมื่อนำค่าปริมาณน้ำฝนรวมไปเปรียบเทียบกับค่าความชันเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้นของค่า IWV  พบว่าไม่มี
ความสัมพันธ์กัน (R2 = 0.0004) ดังแสดงในรูปที่ 14

รูปที่ 14 เปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณน้ำฝนรวม กับ ความชันเส้นกราฟการถดถอยของค่า IWV

 สรุปผลการวิจัย

จากการดำเนินการวิจัยในครั้งนี้ สรุปผลการวิจัยได้ดังนี้

1. จากผลการทดลองจากกรณีศึกษาทั้ง 10 วัน พบว่า ค่า IWV มีการเปลี่ยนรแปลงจากระดับต่ำไประดับสูง ก่อนการเกิดฝนตก

2. ช่วงเวลาการเปลี่ยนระดับจากระดับต่ำไประดับสูงของค่า IWV แปรผกผันกับค่าความชันของเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้นของค่า IWV
กล่าวคือ ถ้าช่วงเวลาในการก่อตัวของไอน้ำในบรรยากาศนานขึ้น จะทำให้ความชันของเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้นของค่า IWV  มีค่าน้อย

3. ค่าความแตกต่างของค่า IWV  ระหว่างระดับสูงและระดับขีดเริ่ม ในช่วงเวลาการก่อตัวก่อนเกิดฝนตกมีแนวโน้มความสัมพันธ์เป็นแบบแปรผันตรงกับความชันเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้นของค่า IWV กล่าวคือ ค่าความแตกต่างของค่า  IWV ระหว่างระดับขีดเริ่มและระดับสูงก่อนการเกิดฝนตก มีค่าความต่างมากจะทำให้ความชันของเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้นของค่า IWV มีค่ามาก

4. ค่าความแตกต่างของค่า IWV  จะแปรผันตรงกลับช่วงเวลาการก่อตัวของค่า IWV  ก่อนการเกิดฝนตก กล่าวคือ ถ้าค่าต่างของค่า IWV ระดับขีดเริ่มถึงระดับสูงก่อนเกิดฝนตกมีค่ามาก จะได้ว่า เวลาที่ใช้ในการก่อตัวของค่า IWV ก่อนการเกิดฝนตกจะยาวนานขึ้นไปด้วย

5. ปริมาณน้ำฝนรวมรายวัน ไม่มีความสอดคล้องกับความชันของเส้นกราฟการถดถอยเชิงเส้นของค่า IWV

[wpfilebase tag=file id=1 /]

Permanent link to this article: http://www.sci.rmutt.ac.th/research/?p=601