โครงการวิจัยและพัฒนาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพ่นสารจากพื้นสู่ก้อนเมฆเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการปฏิบัติการฝนหลวงสำหรับพื้นที่เขตเงาฝนบริเวณภาคเหนือของประเทศไทย (ปีที่ 2)

บทคัดย่อ

การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพ่นสารจากพื้นสู่ก้อนเมฆ ในการเพิ่มประสิทธิภาพการปฏิบัติการฝนหลวงในพื้นที่เขตเงาฝนบริเวณภาคเหนือของประเทศไทย โดยได้คัดเลือกพื้นที่เขตเงาฝนบริเวณ อาเภอดอยหล่อ อาเภอจอมทอง และอาเภอฮอด จังหวัดเชียงใหม่ เป็นพื้นที่ศึกษา เนื่องจากเป็นพื้นที่ที่ได้รับปริมาณน้าฝน รายปีเฉลี่ยอยู่ในเกณฑ์ต่า (600-800 มิลลิเมตรต่อปี) ส่งผลให้พืชเศรษฐกิจที่สาคัญในพื้นที่ ได้แก่ มะม่วงและลาไย มีความเสี่ยงต่อการขาดแคลนน้าในช่วงเมษายน-มิถุนายนของทุกปี ประกอบกับมักมีการร้องขอรับบริการฝนหลวง จากเกษตรกรในพื้นที่ดังกล่าวอย่างต่อเนื่องจากการวิเคราะห์พฤติกรรมเมฆฝนบริเวณพื้นที่ศึกษาด้วยข้อมูลเรดาร์ตรวจอากาศอมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่ ประกอบกับการสารวจความเหมาะสมของสภาพพื้นที่ พบว่า บริเวณหน่วยพิทักษ์อุทยานแห่งชาติออบหลวงที่ 1 (ป่ากล้วย) อาเภอจอมทอง จังหวัดเชียงใหม่ ที่มีระดับความสูง 1,490 เมตรจากระดับน้าทะเล (4,800 ฟุต) ซึ่งเป็นพื้นที่ต้นลมของ กลุ่มเมฆฝนที่จะเคลื่อนเข้าสู่พื้นที่ศึกษาเมื่ออยู่ภายใต้อิทธิพลของลมทิศใต้และทิศตะวันตกเฉียงใต้ เป็นพื้นที่ที่มีความเหมาะสมในการติดตั้งชุดอุปกรณ์พ่นสารจากพื้นสู่ก้อนเมฆ (Ground Based Generator; GBG) ซึ่งได้รับการออกแบบลักษณะท่อดูดระบายอากาศเป็นแบบ 45 องศาเทปเปอร์ ใช้วิธีการระบายอากาศแบบเฉพาะที่ ผลิตจากวัสดุอลูมิเนียมเสริมโครงสร้างเหล็ก มีความสูงจากฐานถึงปลายปล่องระบายควัน 22.28 เมตร สามารถจุดพลุสารดูดความชื้น (Hygroscopic Flare) ด้วยระบบไฟฟ้าได้สูงสุดครั้งละ 8 นัด ทั้งนี้ จากการทดสอบจุดพลุสารดูดความชื้นสูตรแคลเซียมคลอไรด์ในรูปแบบการจุดทีละ 1 – 8 นัด กับกลุ่มเมฆตัวอย่างจานวน 27 กลุ่ม พบว่า ชุดอุปกรณ์ GBG สามารถจุดติดพลุและปล่อยควันจากตัวเตาขึ้นสู่กลุ่มเมฆ ในวันที่มีสภาพอากาศเหมาะสมได้ ได้แก่ สภาพอากาศที่มีกลุ่มเมฆในระยะพัฒนาตัวอยู่บริเวณใกล้เคียงหรือปกคลุมบริเวณพื้นที่ทดสอบ และความเร็วลมที่ระดับปฏิบัติการ (5,000-10,000 ฟุต) มีค่าไม่เกิน 20 น็อต โดยมีระยะเวลาในการปลดปล่อยควันจากปลายปล่อง 5-6 นาทีต่อครั้ง และกลุ่มควันมีแนวโน้มการเคลื่อนตัวเข้าสู่กลุ่มเมฆบริเวณใกล้เคียงที่มีการพัฒนาตัวรุนแรงมากที่สุดการทดสอบปฏิบัติการฝนหลวงด้วยเทคโนโลยีการพ่นสารจากพื้นสู่ก้อนเมฆบริเวณพื้นที่ศึกษา ภายใต้อิทธิพลของ ลมทิศใต้และทิศตะวันตกเฉียงใต้ โดยการจุดพลุสารดูดความชื้นสูตรแคลเซียมคลอไรด์ จานวน 1-2 นัด/ครั้ง และใช้พลุจานวน 2 - 6 นัดต่อกลุ่มเมฆ (เฉลี่ย 4 นัด) กับกลุ่มเมฆตัวอย่างทั้งหมดจานวน 23 กลุ่ม พบว่า โดยส่วนใหญ่ควันของ พลุสารดูดความชื้นที่ปลดปล่อยออกจากชุดอุปกรณ์ฯ สามารถเหนี่ยวนาให้เกิดการเคลื่อนที่ของมวลอากาศบริเวณพื้นที่ทดสอบ และทาให้เกิดการพัฒนาตัวของกลุ่มเมฆให้มีขนาดและความหนาแน่นมากขึ้น จนบางกลุ่มสามารถตกเป็นฝนในพื้นที่จังหวัดเชียงใหม่ (อาเภอจอมทอง อาเภอแม่แจ่ม อาเภอดอยหล่อ) และจังหวัดลาพูน (อาเภอบ้านโฮ่ง เวียงหนองล่อง) โดยพบ ค่าการสะท้อน (ตั้งแต่ 20 dBZ ขึ้นไป) ของเรดาร์ฝนหลวงอมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่ จากกลุ่มเมฆตัวอย่างจานวน 16 กลุ่ม (ร้อยละ 70) ซึ่งมักพบค่าการสะท้อนตั้งแต่ช่วงเวลา 0 – 60 นาที หลังจากมีการจุดพลุสารดูดความชื้น ทั้งนี้ จากการวิเคราะห์คุณสมบัติของกลุ่มเมฆฝนที่เกิดขึ้นด้วยโปรแกรม TITAN พบว่า อายุของกลุ่มเมฆฝนมีค่าอยู่ในช่วง 10 – 95 นาที โดยมีค่า มัธยฐานเท่ากับ 30 นาที (ค่าเฉลี่ย 32 นาที) มีค่าการสะท้อนสูงสุดอยู่ในช่วง 36.3 – 54.5 dBZ โดยมีค่ามัธยฐานเท่ากับ 43.1 dBZ กลุ่มเมฆฝนมียอดเมฆสูงสุดอยู่ในช่วง 19,275 – 36,499 ฟุต โดยมีค่ามัธยฐานเท่ากับ 24,196 ฟุต (ค่าเฉลี่ย 24,714 ฟุต) พื้นที่ปกคลุมของกลุ่มเมฆฝนสูงสุดอยู่ในช่วง 11.3 – 140.1 ตารางกิโลเมตร โดยมีค่ามัธยฐานเท่ากับ 41.1 ตารางกิโลเมตร (ค่าเฉลี่ย 52.8 ตารางกิโลเมตร) และมีปริมาตรสูงสุดของกลุ่มเมฆฝนอยู่ในช่วง 18.98 – 370.83 ลูกบาศก์กิโลเมตร โดยมีค่ามัธยฐานเท่ากับ 94.08 ลูกบาศก์กิโลเมตร (ค่าเฉลี่ย 131.25 ลูกบาศก์กิโลเมตร)การศึกษาคุณสมบัติเมฆฟิสิกส์ของกลุ่มเมฆทดสอบจานวน 7 กลุ่มตัวอย่าง เปรียบเทียบระหว่างก่อนปฏิบัติการ หลังปฏิบัติการ และหลังปฏิบัติการ 20 นาที โดยใช้เครื่องมือตรวจวัดเมฆฟิสิกส์ที่ติดตั้งบนเครื่องบิน Super King Air (SKA) ของกรมฝนหลวงและการบินเกษตร พบว่า ปริมาณน้าในก้อนเมฆ (LWC) สูงสุดของกลุ่มเมฆตัวอย่างมีค่าอยู่ในช่วง 0.21 – 0.38 g/m3 (ค่ามัธยฐาน 0.15 – 0.18 g/m3) เมื่อเปรียบเทียบค่าหลังปฏิบัติการและหลังปฏิบัติการ 20 นาที กับ ค่าก่อนปฏิบัติการ พบว่า มีค่าไม่ต่างกันมากนัก โดยมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในช่วงหลังปฏิบัติการ และลดลงในช่วงหลังปฏิบัติการ 20 นาที ซึ่งมีสัดส่วนของค่า LWC สูงสุดเท่ากับ 1.13 และ 0.92 ตามลาดับ ทั้งนี้ อาจเป็นผลเนื่องมาจากสภาพภูมิประเทศบริเวณพื้นที่ทดสอบที่เป็นแนวเขาสูง ทาให้ไม่สามารถบินตรวจวัดที่ระดับฐานเมฆแท้จริงได้ ส่งผลให้ค่า LWC ของกลุ่มเมฆตัวอย่างที่ตรวจวัดได้มีค่าค่อนข้างต่าและพบการเปลี่ยนแปลงของค่าก่อนและหลังการจุดทดสอบไม่ชัดเจนมากนัก สาหรับ ผลการวิเคราะห์จานวนอนุภาคละอองลอยขนาดเล็ก (D0.1 - 3.0 ?m) พบว่า มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นทั้งหลังปฏิบัติการ และ หลังปฏิบัติการ 20 นาที โดยมีสัดส่วนเปรียบเทียบกับช่วงก่อนปฏิบัติการของค่าสูงสุด เท่ากับ 1.91 และ 1.15 ตามลาดับ เช่นเดียวกับจานวนอนุภาคละอองลอยขนาดใหญ่ (D3 - 50 ?m) ที่มีสัดส่วนค่าสูงสุดเท่ากับ 1.97 และ 2.01 ตามลาดับ แต่สัดส่วนของค่ามัธยฐานของจานวนอนุภาคละอองลอยขนาดใหญ่มีค่าเท่ากับ 1.12 และ 0.84 ตามลาดับ ทั้งนี้ อาจเป็นผลเนื่องมาจาก อนุภาคขนาดใหญ่ในกลุ่มเมฆตัวอย่างส่วนใหญ่พัฒนาตัวมีขนาดใหญ่ขึ้นและตกเป็นฝนในช่วง 30 นาที หลังจากปฏิบัติการ รวมทั้งในบางกรณีไม่สามารถลดระดับความสูงการบินตรวจวัดคุณสมบัติเมฆฟิสิกส์บริเวณฐานเมฆที่แท้จริงได้เนื่องจากเหตุผลด้านความปลอดภัยในการบิน ทาให้ค่ากลางจากการตรวจวัดพบการกระจายของจานวนอนุภาคขนาดใหญ่ในช่วงหลังปฏิบัติการ 20 นาที มีค่าลดลง ซึ่งจาเป็นต้องมีการวิจัยเชิงปฏิบัติสาหรับเก็บข้อมูลจานวนเมฆตัวอย่างเพิ่มเติมต่อไป เพื่อให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่มีความถูกต้องมากขึ้น

คำสำคัญ