การศึกษาอิทธิพลของแกนกลั่นตัวของเมฆ และอนุภาคละอองลอยในกระบวนการเกิดฝนในประเทศไทย : กรณีศึกษาภาคเหนือ

บทคัดย่อ

โครงการศึกษาอิทธิพลของแกนกลั่นตัวของเมฆและอนุภาคละอองลอยในกระบวนการเกิดฝน ในประเทศไทย กรณีศึกษา: ภาคเหนือ เป็นการศึกษาความสัมพันธ์ของปริมาณละอองลอย(Aerosol) แกนกลั่นตัวของเมฆในบรรยากาศ (Cloud Condensation Nuclei, CCN) และขนาดและปริมาณของเม็ดน ้า ในฐานเมฆคิวมูลัส โดยสมมุติฐานของการศึกษานี คือ ละอองลอยท้าหน้าที่เป็นแกนกลั่นตัวของเม็ดน้ำภายใน เมฆ โดยการที่ละอองลอยถูกพัดพาเข้าสู่ฐานเมฆด้วยกระแสอากาศใต้ฐานเมฆ ดังนั นละอองลอยใต้ฐานเมฆ จึงมีผลต่อขนาดและปริมาณเม็ดน้ำภายในฐานเมฆ โดยศึกษาจากกลุ่มตัวอย่างที่เป็นเมฆก้อนหรือเมฆคิวมูลัส (Cumulus cloud) มีลักษณะเป็นก้อนเดี่ยวและไม่มีฝนตกในบริเวณใกล้เคียง ความกว้างของฐานเมฆ 2-6 กิโลเมตร ซึ่งข้อมูลที่ใช้ในการศึกษาเป็นข้อมูลจากการบิน (Airborne data collection) โดยเมฆคิวมูลัสแต่ละ ก้อนจะเก็บข้อมูล 2 ชุด ได้แก่ ชุดแรกเก็บที่ระดับใต้ฐานเมฆ โดยบินต่ำกว่าฐานเมฆประมาณ 500 ฟุต เพื่อเก็บข้อมูลละอองลอยและแกนกลั่นตัวของเมฆในบรรยากาศ โดยการเก็บข้อมูลแกนกลั่นตัวของเมฆ ในบรรยากาศตั งค่าความดันไออิ่มตัวยิ่งยวด (Supersaturation, SS) ที่ 0.5% ส่วนชุดที่สองได้จากการบิน ไต่ระดับจากใต้ฐานเมฆขึ นมาที่ระดับความสูงเหนือกว่าฐานเมฆก้อนเดียวกัน 500-1,000 ฟุต เพื่อเก็บข้อมูล เม็ดน้ำภายในฐานเมฆ จากการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากการบินจ้านวน 10 วัน ตัวอย่างเมฆจ้านวน 19 ตัวอย่าง เป็นข้อมูล ที่ได้จากการบินในเดือนเมษายนถึงกลางเดือนพฤษภาคม พ.ศ.2556 จ้านวน 9 วัน ได้ตัวอย่างจ ำนวนทั้งสิ้น 17 ตัวอย่ำง ระดับความสูงฐานเมฆในช่วงที่ศึกษาอยู่ระหว่าง 5,000-8,000 ฟุต และข้อมูลการบินในเดือน กรกฎาคม พ.ศ.2558 1 วัน จ้านวน 2 ตัวอย่าง เนื่องจากในเดือนกรกฎาคม พ.ศ.2558 เป็นช่วงฤดูฝน ฐานเมฆ โดยเฉลี่ยอยู่ที่ระดับความสูง 3,000-4,500 ฟุต พบว่าที่ระดับใต้ฐานเมฆละอองลอยที่มีปริมาณมากที่สุดอยู่ ในช่วงขนาด 0.12 – 0.18 ไมครอน (อยู่ใน Accumulation mode) ซึ่งเป็นช่วงขนาดที่มีความส้าคัญต่อการ เป็นแกนกลั่นตัวของเมฆและการเกิดเม็ดน ้า ลักษณะเช่นนี พบใกล้เคียงกันทุกตัวอย่างโดยปริมาณละอองลอย มีแนวโน้มลดลงในช่วงเดือนเมษายนถึงกลางเดือนพฤษภาคม ส่วนปริมาณละอองลอยแปรผันตรงกับปริมาณ แกนกลั่นตัวของเมฆที่ค่า Supersaturation = 0.5% แต่จากการทดสอบความสัมพันธ์ด้วยการวิเคราะห์ การถดถอยแบบเชิงเส้น (Linear regression analysis) แล้วพบว่าความสัมพันธ์ดังกล่าวไม่อยู่ในรูปแบบ เชิงเส้น ขนาดเม็ดน ้าภายในเมฆที่ตรวจพบส่วนใหญ่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 7 – 11 ไมครอน โดยขนาดที่พบมากที่สุดคือ 7 ไมครอน ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณละอองลอยและปริมาณเม็ดน ้าในฐานเมฆเมื่อวิเคราะห์แล้ว ไม่สัมพันธ์กันโดยตรง แต่เมื่อจ้าแนกกลุ่มตัวอย่างที่ได้จากการเก็บข้อมูลวันเดียวกันเพื่อควบคุมปริมาณละออง ลอยและแกนกลั่นตัวของเมฆให้มีเงื่อนไขเดียวกัน จากนั นเลือกตัวอย่างเมฆที่เกิดจากเงื่อนไขเดียวกัน มาวิเคราะห์ พบว่าส่วนใหญ่ปริมาณเม็ดน ้าในฐานเมฆเพิ่มขึ นตามปริมาณน ้าภายในเมฆ (Liquid Water Content, LWC) ที่เพิ่มขึ น นอกจากนี ยังพบว่าค่ากระแสอากาศไหลขึ นภายในเมฆ (Updraft) มีผลต่อปริมาณ เม็ดน ้าภายในเมฆ ซึ่งการเปรียบเทียบผลการศึกษาในภาคเหนือของประเทศไทยกับผลการศึกษาใน ต่างประเทศที่พบการศึกษาเมฆสเตรโตคิวมูลัสเป็นส่วนใหญ่ พบว่าเมฆในประเทศไทยมีความซับซ้อนมากกว่า

คำสำคัญ