ยุค Digital ช่วยให้การพยากรณ์อากาศแม่นยำขึ้นในความรู้สึกเรา

ยุค Digital ช่วยให้การพยากรณ์อากาศแม่นยำขึ้นในความรู้สึกเรา

ยุคดิจิทัลเพิ่มความแม่นยำในการพยากรณ์อากาศด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์และแบบจำลอง NWP แต่ความผันผวนของระบบอากาศไทยและสภาพภูมิอากาศที่เปลี่ยนแปลง ทำให้ระยะยาวยังท้าทาย

KEY

POINTS

  • การพยากรณ์อากาศแม่นยำขึ้นในยุคดิจิทัล ด้วย Numerical Weather Prediction (NWP) ใช้แบบจำลองสภาพอากาศและซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในการคำนวณข้อมูลที่ซับซ้อน
  • การพยากรณ์อากาศมีประวัติยาวนานตั้งแต่ยุคกรีกโบราณ พัฒนามาจนถึงการใช้ดาวเทียมและเรดาร์เพื่อความแม่นยำ
  • ความผันผวนของสภาพอากาศของไทยและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทั่วโลกทำให้การคาดการณ์ท้าทายไม่น้อย แม้จะมีเทคโนโลยีสมัยใหม่เข้ามาช่วยเพิ่มความแม่นยำ

เชื่อว่าความรู้สึกของหลายคนที่มีต่อการพยากรณ์อากาศในอดีต คือความไม่เชื่อมั่น ไม่เชื่อถือ ไปจนถึงหัวเราะเยาะเย้ย และเอามาเล่นเป็นมุกเสียดสีกันอย่างสนุกสนาน

เพราะการพยากรณ์อากาศในอดีตยังไม่แม่นยำเท่าในปัจจุบัน กระทั่งบางครั้งถูกล้อว่า ทายได้ตรงกันข้ามกับความเป็นจริง

เช่น ทำนายว่าฝนจะตก แต่ก็ไม่ตก ทายว่าจะหนาว แต่กลับร้อน แต่พอทำนายว่าจะร้อน ฝนกลับตกลงมาโครมใหญ่

แต่สำหรับปัจจุบัน ดูเหมือนว่า การพยากรณ์อากาศจะมีความแม่นยำขึ้นกว่าในอดีต ทำนายอากาศร้อน-ฝน-หนาวได้แม่นยำขึ้น

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หน้าหนาวปีนี้ที่การพยากรณ์อากาศ “มาตามนัด” ในความรู้สึกของผู้คน

ประวัติย่อของ “การพยากรณ์อากาศ”

Aristotle นักปราชญ์กรีกโบราณ เป็นผู้เปิดศักราช “การพยากรณ์อากาศ” ให้แก่โลก เขาเขียน Meteorologica ตำราที่บันทึกองค์ความรู้เรื่องการพยากรณ์อากาศ เช่น การอธิบายถึงการที่น้ำระเหยขึ้นไปในอากาศกลายเป็นเมฆและตกลงมาเป็นฝนในเวลาต่อมา หรือการบรรยายกระบวนการเกิดพายุ เป็นต้น

Leonardo da Vinci นักวิทยาศาสตร์และศิลปินชาวอิตาลี ได้สร้างHygrometer เพื่อใช้วัดความชื้นของอากาศ และประดิษฐ์ Anemometer เพื่อใช้วัดความเร็วลม ราวต้นศตวรรษที่ 15

Daniel Fahrenheit นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ได้ออกแบบเครื่องวัดอุณหภูมิ หน่วยเป็น “องศาฟาห์เรนไฮต์” และในปี ค.ศ. 1742 Anders Celsius นักฟิสิกส์ชาวสวีเดน เยอรมัน ได้ออกแบบเครื่องวัดอุณหภูมิ หน่วยเป็น “องศาเซลเซียส”

(อ่านต่อได้ในบทความของผู้เขียนคือ https://www.thepeople.co/history/the-legend/51638 ใครคือคนคิด ‘เครื่องวัดอุณหภูมิ’ สงครามเคลมสถานะผู้คิดค้น และเกร็ดเรื่ององศาอุณหภูมิ)

ยุค Digital ช่วยให้การพยากรณ์อากาศแม่นยำขึ้นในความรู้สึกเรา ปี ค.ศ. 1773 Antoine Lavoisier ได้เผยแพร่วิธีวัดความดันอากาศ ความชื้น และความเร็วลม และในปี ค.ศ. 1793 John Dalton ได้ตั้งหน่วยงานอุตุนิยมของอังกฤษเพื่อบันทึกปริมาณฝน ผ่านรายงาน Meorological Observations and Essays ว่าด้วยเหตุการณ์สำคัญในวงการอุตุนิยมวิทยา

ยุค Digital ช่วยให้การพยากรณ์อากาศแม่นยำขึ้นในความรู้สึกเรา

ปี ค.ศ. 1840 Edme Hippolyte Marie-Davy นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสนับเป็นคนแรกที่นำเส้น Isobar มาใช้เป็นแผนที่ภูมิอากาศเพื่อความดันอากาศบนแผนที่โลก และปี ค.ศ. 870 กรมอุตุนิยมวิทยาของสหรัฐฯ ได้จัดทำช่วงข่าวพยากรณ์อากาศทางโทรทัศน์ ทำให้หนังสือพิมพ์ฉบับต่างๆ นำแผนที่ดินฟ้าอากาศแนบแถมไปกับ นสพ.

ยุค Digital ช่วยให้การพยากรณ์อากาศแม่นยำขึ้นในความรู้สึกเรา

ต่อมาในศตวรรษที่ 20 Vilhelm Bjerkenes นักอุตุนิยมวิทยาชาวนอร์เวย์ ได้นำความรู้ฟิสิกส์และคณิตศาสตร์มาใช้ในการอธิบาย และพยากรณ์การเคลื่อนที่ของมวลอากาศเหนือผิวโลก โดยสมการของเขาถูกใช้ในการคำนวณอยู่ในทุกวันนี้

หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 วิทยาการด้านเรดาร์ที่ใช้ในการสงครามพัฒนาขึ้นอย่างก้าวกระโดด วงการอุตุนิยมวิทยาได้รับอานิสงส์ไปด้วย เริ่มจากการนำเรดาร์มาช่วยสำรวจพายุ สมทบด้วย John von Neumann เป็นคนแรกที่นำคอมพิวเตอร์มาใช้ในการพยากรณ์อากาศ

นำไปสู่การถือกำเนิดของ TIROS ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาดวงแรกของโลกในปี ค.ศ. 1960

ยุค Digital ช่วยให้การพยากรณ์อากาศแม่นยำขึ้นในความรู้สึกเรา

หลังจากนั้นได้มีการเปิดศูนย์ Hadley ของกรมอุตุนิยมวิทยาแห่งอังกฤษ ในเมือง Exeter ที่ตั้งชื่อตาม George Hadley นักอุตุนิยมวิทยาชื่อดังชาวอังกฤษ โดยศูนย์ Hadley ได้นำ Supercomputer หลายเครื่องเข้ามาช่วยในการประมวลผลข้อมูล เพื่อใช้พยากรณ์อากาศรอบโลก

นำไปสู่การเผยแพร่แบบจำลอง HadGEM2-ES (Hadley Centre Global Environmental Model 2) ที่ผ่านการรวบรวมข้อมูลสถานีสำรวจสภาพอากาศ 192 แห่งในนอน (ตะวันออก-ตะวันตก) และอีก 144 แห่งในแนวตั้ง (เหนือ-ใต้)

โดยมีการแบ่งสถานภาพของชั้นบรรยากาศออกเป็น 38 ชั้น โดยชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือทวีปมีความหนา 20 เมตร ส่วนชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือมหาสมุทรมีความหนา 20 เมตร

ปัจจุบัน ในสหรัฐฯ มีการพยากรณ์อากาศโดยหลายหน่วยงาน อาทิ Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), National Weather Service (NWS) ยังไม่นับหน่วยงานวิจัยด้านอุตุนิยมในมหาวิทยาลัยต่างๆ เป็นต้น

โดยหน่วยงานที่มีความสำคัญต่อการพยากรณ์อากาศยุคใหม่ก็คือ GFDL

โดย GFDL ได้กำหนดให้นักอุตุนิยมวิทยาและนักวิทยาศาสตร์มาทำงานในทีมเดียวกัน ผ่าน Supercomputer เพื่อพยากรณ์อากาศล่วงหน้า 10 วัน โดยใช้แบบจำลองที่หลากหลาย

ซึ่งต่อมานักอุตุนิยมวิทยาได้มีความรู้ความเข้าใจในเรื่องฟิสิกส์ของอากาศ และนักวิทยาศาสตร์ด้านอากาศก็มีความรู้ความเข้าใจเรื่องอุตุนิยมวิทยา เช่น ปรากฏการณ์ El Niñoและ La Niña คืออะไร มีผลต่อสภาพอากาศทั่วโลกอย่างไร

ผ่านแบบจำลอง Grid แบบ 3D แสดงการเปลี่ยนแปลงของความเร็วลม ความดันอากาศ อุณหภูมิ ความชื้น ทั่วโลกแบบ Realtime ในปี ค.ศ. 2017 เป็นต้นมา

ประวัติย่อ “อุตุนิยมวิทยาไทย”

“อุตุนิยมวิทยา” เกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมหลวงชุมพรเขตรอุดมศักดิ์ ทรงนำมาสอนใน “วิชาการเดินเรือ” เมื่อปี พ.ศ. 2449 ต่อมาในปี พ.ศ. 2466 มีการจัดตั้งแผนกอุตุนิยมศาสตร์ และสถิติกองรักษาน้ำ กรมทดน้ำ (ปัจจุบันคือ กรมชลประทาน) กระทรวงเกษตราธิการ

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการตั้งสถานีตรวจอากาศในต่างจังหวัดหลายสถานี ทำการตรวจฝน และอุณหภูมิอากาศ เพื่อทราบปริมาณของฝนที่ตกตามบริเวณลุ่มน้ำสายต่างๆ สำหรับใช้เป็นข้อมูล

ปี พ.ศ. 2479 โอนงานอุตุนิยมวิทยาจาก กระทรวงเกษตราธิการ ตั้งเป็น กองอุตุนิยมวิทยา กรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือ กระทรวงกลาโหม และมีฐานะเป็น “กรมอุตุนิยมวิทยา” ในปี พ.ศ. 2485

ในปี พ.ศ. 2505 โอนกิจการของกรมอุตุฯ จากกองทัพเรือ กระทรวงกลาโหม ไปสังกัด “สำนักนายกรัฐมนตรี” และย้ายมาสังกัดกระทรวงคมนาคม ในปี พ.ศ. 2515 จนถึงปี พ.ศ. 2546 ได้ย้ายไปขึ้นกับกระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร (ปัจจุบันคือ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม)

เพื่อประโยชน์สูงสุดทั้งในด้านเศรษฐกิจ สังคม เกษตรกรรม และอุตสาหกรรม รวมถึงการป้องกันการเกิดภัยพิบัติ และความสูญเสียในชีวิต และทรัพย์สินของประชาชน เอกชน และหน่วยงานของรัฐจากภัยธรรมชาติ “กรมอุตุนิยมวิทยา” จึงมีภารกิจ 7 ด้านดังนี้

1) ตรวจ เฝ้าระวัง ติดตาม รายงานสภาวะอากาศ อากาศการบิน และปรากฏการณ์ธรรมชาติ 2) พยากรณ์อากาศและเตือนภัยที่เกิดจากธรรมชาติอย่างเป็นสากล 3) ให้บริการด้านอุตุนิยมวิทยาและแผ่นดินไหวแก่บุคคลทั่วไป และหน่วยงานต่างๆ โดยระบบและเทคนิคที่ทันสมัย

4) ศึกษา วิจัย และพัฒนาด้านอุตุนิยมวิทยา ภูมิสารสนเทศอุตุนิยมวิทยา แผ่นดินไหวรังสีโอโซน มลภาวะ และเทคนิควิศวกรรมที่เกี่ยวข้อง

5) ร่วมมือ ประสานงาน แลกเปลี่ยนและให้ความรู้ด้านอุตุนิยมวิทยาและแผ่นดินไหวกับประชาชนและหน่วยงานอื่นที่เกี่ยวข้องทั้งในประเทศและต่างประเทศ

6) ปฏิบัติงานร่วมกับหรือสนับสนุนการปฏิบัติงานของหน่วยงานอื่นด้านอุตุนิยมวิทยาและแผ่นดินไหว และ 7) ปฏิบัติการอื่นใดตามที่กฎหมายกำหนดให้เป็นอำนาจหน้าที่ของกรมอุตุนิยมวิทยาหรือตามที่กระทรวงหรือคณะรัฐมนตรีมอบหมาย

ยุค Digital ช่วยให้การพยากรณ์อากาศ
แม่นยำขึ้นในความรู้สึกเรา

การพยากรณ์อากาศด้วยคอมพิวเตอร์ เป็นการพยากรณ์เชิงตัวเลข หรือ Numerical Weather Prediction (NWP) เนื่องจากลม-ฟ้า-อากาศ อยู่ภายใต้กฏเกณฑ์ทางฟิสิกส์ การเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศจึงสามารถแสดงได้ในรูปของระบบสมการทางคณิตศาสตร์

สมการดังกล่าวคำนึงถึงองค์ประกอบของบรรยากาศ เช่น อุณหภูมิ ความเร็วลม ทิศทางลม และความชื้น ที่เปลี่ยนแปลงไปจากสภาวะปัจจุบัน หากสามารถแก้สมการเหล่านี้ได้ ย่อมสามารถที่จะแปลความหมายสภาวะของบรรยากาศในลักษณะของลม-ฟ้า-อากาศได้ นั่นคือ ฝน อุณหภูมิ แสงแดด ลม และหิมะ

เป็นการพยากรณ์อากาศผ่านแบบจำลองสภาพอากาศ Weather Research and Forecast (WRF) ช่วยในการวิจัยสภาพบรรยากาศ และพยากรณ์อากาศ โดยในยุค Digital “กรมอุตุนิยมวิทยา” ได้ใช้คอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงในการพยากรณ์อากาศ

ใช้ระบบ IT มาช่วยคำนวณข้อมูลขนาดใหญ่เพื่อสร้างแบบจำลองสภาพอากาศ สามารถพยากรณ์สภาพอากาศ และทำนายแนวโน้มการเกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติในพื้นที่เสี่ยงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และแม่นยำ ทั้งในปัจจุบัน การคาดการณ์ระยะสั้น และการคาดการณ์ในระยะยาว

อย่างไรก็ดี แม้จะมีเครื่องมือ และระบบการทำงานที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงในยุค Digital แต่ตามหลักวิทยาศาสตร์แล้ว สภาพอากาศหมุนเวียนอยู่ตลอดเวลา ประเทศไทยที่ตั้งอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร ทำให้ระบบอากาศไม่เสถียรและปรับเปลี่ยนได้เสมอ

พูดง่ายๆ ว่าการเคลื่อนตัวของระบบอากาศในประเทศไทยจึงมีความไม่แน่นอนสูง แตกต่างกับประเทศที่อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร อาทิ จีน ญี่ปุ่น คาบสมุทรเกาหลี ที่มีระบบบรรยากาศนิ่งกว่า

ประกอบกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศที่ทำให้เกิดสภาพภูมิอากาศแบบสุดขั้ว ส่งผลให้การพยากรณ์อากาศล่วงหน้าเป็นระยะเวลานานทำได้ยากขึ้น

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การพยากรณ์อากาศตามฤดูกาลล่วงหน้า 1 ปี เช่น ฤดูร้อนของไทยปี 68 จะร้อนกว่าค่าเฉลี่ย 30 ปีก่อนหรือไม่ โดยบางพื้นที่อาจทำลายสถิติความร้อนที่เคยบันทึกไว้ แต่ไม่สามารถบอกได้ว่าจะทำลายสถิติความร้อนของปีที่แล้วได้หรือไม่

ดังนั้น การพยากรณ์อากาศประจำวันจึงทำได้แม่นยำกว่า โดยเฉพาะการพยากรณ์ในระยะสั้นมากไม่เกิน 3 ชั่วโมง เช่น การพยากรณ์อากาศหนาวในช่วงนี้ หรือการทำนายฝนที่เมฆกำลังก่อตัวขึ้นอย่างชัดเจน ซึ่งเรดาร์ และดาวเทียม เป็นเครื่องมือที่ช่วยในการพยากรณ์อากาศระยะสั้นได้ดีกว่านั่นเอง