แอปฝน-02

อัลกอริทึมประมาณการค่าฝนจากดาวเทียม แม่นยำ รวดเร็ว ครอบคลุมทั่วไทย

ปัญหาความไม่แน่นอนของฟ้าฝนที่เกิดขึ้นเป็นผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ ทำให้ไม่อาจคาดเดาได้ ประกอบกับระบบการพยากรณ์อากาศของไทยที่อาจเกิดความคลาดเคลื่อน เนื่องจากเป็นการพยากรณ์แบบกว้างๆ ไม่ได้ระบุเจาะจงพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง เช่น พยากรณ์ว่า พรุ่งนี้ กรุงเทพฯ จะเกิดฝนตก แต่ไม่สามารถระบุได้ว่าฝนจะตกพื้นที่ไหน เวลาใด และในปริมาณเท่าไหร่ ดังคำว่าฝนตกไม่ทั่วฟ้าที่มักพูดและได้ยินกัน ซึ่งความคลาดเคลื่อนหรือไม่ชัดเจนนี้ เป็นส่วนหนึ่งที่อาจเสี่ยงต่อการเกิดภัยพิบัติทั้งอุทกภัย น้ำท่วม ดินโคลนถล่ม และภัยแล้ง

จึงเป็นที่มาของการพัฒนาการประมาณค่าหยาดน้ำฟ้า หรืออัลกอริทึม และ WMApp หรือ Worldmeteorology Application ที่ให้ผลการพยากรณ์อากาศที่มีความแม่นยำขึ้น ในโครงการพัฒนาระบบรับรู้ระยะไกลหยาดน้ำฟ้าจากดาวเทียม เพื่อผลิตแผนที่แสดงปริมาณฝนที่มีความถูกต้องแม่นยำสูงครอบคลุมประเทศไทย เพื่อใช้ในการเตือนภัยธรรมชาติและการบริหารจัดการน้ำ ภายใต้ศูนย์ความเป็นเลิศด้านการรับรู้ระยะไกลและการพยากรณ์อากาศและภูมิอากาศ (RPWC) โดยความร่วมมือกันระหว่างสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) และสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) เพื่อใช้ในการพยากรณ์อากาศที่ครอบคลุมทุกจุดทั่วประเทศได้ตลอดเวลา และประหยัด โดยสามารถให้ผลการพยากรณ์อากาศได้ทั้งระยะสั้นและระยะยาว

“ที่ผ่านมา การพยากรณ์อากาศของไทย ยังคงใช้คนในการวิเคราะห์จากข้อมูลสภาพอากาศปัจจุบันและเวลาก่อนหน้าว่าภูมิอากาศจะเป็นอย่างไร ซึ่งผลที่ได้ออกมาจึงค่อนข้างคลุมเครือ ไม่สามารถระบุรูปร่างลักษณะ เวลา และตำแหน่งที่ฝนจะตกได้ งานวิจัยนี้จึงเลือกใช้ข้อมูลจากดาวเทียม เพราะเป็นวิธีการเดียวที่จะสังเกตฝนได้ครอบคลุมทั้งประเทศด้วยระยะเวลาอันรวดเร็ว สามารถดูซ้ำได้บ่อย และประหยัดค่าใช้จ่าย เพราะดาวเทียมมีอยู่มากมายที่เป็นพับบลิคโดเมน โดยเราพัฒนาอัลกอริทึมที่จะแปลงสัญญาณดาวเทียมที่จะบอกว่า ฝนตกตรงไหน ปริมาณเท่าไหร่กี่มิลลิเมตรต่อชั่วโมง”

ผศ.ดร.ชินวัชร์ สุรัสวดี อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ในฐานะหัวหน้าโครงการฯ เปิดเผยว่า “ข้อมูลปริมาณฝนที่มีความถูกต้องแม่นยำและครอบคลุมทั้งประเทศเป็นข้อมูลที่มีความสำคัญต่อการบริหารจัดการน้ำ และการบริหารจัดการภัยธรรมชาติ แต่ที่ผ่านมาการใช้ข้อมูลปริมาณฝนของไทยโดยมากมาจากข้อมูลมาตรวัดฝนและเรดาร์ แต่ทั้งประเทศมีสถานีติดตั้งอยู่ไม่กี่จุด ทั้งที่ปริมาณฝนที่ตกในแต่ละพื้นที่ไม่เท่ากัน เช่น กรุงเทพฯ บางพื้นที่ฝนตก บางพื้นที่ก็ไม่ตก และไม่สามารถบอกได้ว่าปริมาณฝนที่ตกจริงๆ เท่าไหร่ ในกรณีน้ำที่ไหลลงลุ่มน้ำ ถ้าจะบริหารจัดการน้ำในลุ่มน้ำเราก็ต้องการปริมาณฝนทั้งลุ่มน้ำ ถ้ามีข้อมูลอยู่ไม่กี่จุดในลุ่มน้ำก็จะไม่รู้ว่าปริมาณฝนจริงๆ เท่าไหร่ ซึ่งการจะบริหารจัดการน้ำโดยใช้ข้อมูลเพียงมาตรวัดฝนย่อมไม่เพียงพอ”

ผศ.ดร.ชินวัชร์ อธิบายเพิ่มเติมว่า ปัญหาจากการใช้ข้อมูลมาตรวัดฝน เนื่องจากมาตรวัดฝนเปรียบเสมือนถังฝนที่ต้องรอให้ฝนตกลงมาเฉพาะในจุดที่ติดตั้ง แต่ปริมาณฝนในแต่ละพื้นที่แตกต่างกัน ตำแหน่งข้างเคียงฝนอาจตกไม่เท่ากัน ขณะที่ตำแหน่งของมาตรวัดฝนอยู่ห่างกัน จึงไม่อาจวัดหรือรู้ปริมาณฝนที่แม่นยำ หรือความแม่นยำน้อยลงจากอิทธิพลของลม หากเกิดลมพัด ฝนก็อาจไม่ตกลงในจุดที่มีมาตรวัด ก็อาจเกิดความผิดพลาดได้ ส่วนเรดาห์ เป็นการวัดด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่จะบอกว่าจะเกิดฝนตก จากการมองเมฆดำๆ ที่ลอยอยู่ แต่ฝนอาจไม่ตก เพราะอนุภาคของน้ำหรือน้ำแข็งที่ลอยอยู่ในบรรยากาศไม่จำเป็นต้องตกลงมาเป็นฝนหรือหิมะ อาจเจอลมพัด หรืออาจเปลี่ยนสถานะเกิดการระเหิดไปในบรรยากาศ จึงไม่แม่นยำพอ ก็อาจเกิดความผิดพลาดในการปริมาณค่าฝน อีกทั้งการติดตั้งเรดาร์ก็ยังไม่ครอบคลุมทั่วประเทศเช่นกัน โดยเฉพาะในพื้นที่สูงหรือในพื้นที่ที่เข้าถึงยาก

เพราะข้อมูลฝน และการพยากรณ์ที่แม่นยำ เกี่ยวข้องกับเรื่องของภัยแล้ง ใช้ระบุพื้นที่แห้งแล้งได้ ตรงไหนที่ฝนทิ้งช่วง จะเป็นประโยชน์ในการวางแผนการทำฝนหลวง หรือการวางแผนระบบชลประทานของประเทศเพื่อแก้ แก้ปัญหาภัยแล้ง หรือกรณีที่มีฝนตกนานต่อเนื่อง ปริมาณฝนสะสมมาก ถ้าตกนาน ก็จะก่อให้เกิดภัยจากน้ำท่วม หรือดินถล่มได้ แต่ที่ผ่านมาข้อมูลปริมาณฝนที่ไทยใช้มาจากมาตรวัดฝนและเรดาร์ ซึ่งมีข้อจำกัดและไม่ครอบคลุม การใช้ข้อมูลจากดาวเทียมจึงเป็นวิธีเดียวที่จะได้ข้อมูลฝนครอบคลุมพื้นที่ทั้งประเทศได้ในเวลาอันรวดเร็ว แม่นยำ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบริหารจัดการน้ำและการบริหารจัดการภัยธรรมชาติ

โดย WMApp ที่พัฒนาขึ้น สามารถบอกค่าตัวแปรได้ ดังนี้ 1.อัตรการตกของฝน มีหน่วยเป็นมิลลิเมตรต่อชั่วโมง 2.ความเร็วและทิศทางลม 3.ปริมาณน้ำในอากาศ 4.อุณหภูมิในแต่ละพื้นที่ บริเวณไหนร้อน บริเวณไหนหนาว รวมถึงความชื้นสัมพัทธ์ในแต่ละพื้นที่ โดยผลลัพธ์ที่ได้จากการนำข้อมูลที่ได้เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับจุดหรือตำแหน่งที่มีมาตรวัดฝนทั้งปี 2560 ที่ผ่านมา พบว่า ข้อมูลปริมาณฝนที่ได้มีความถูกต้องแม่นยำ ดังนั้น ข้อมูลฝนที่ได้จากงานวิจัยนี้ จึงทำให้ได้ข้อมูลปริมาณฝนทุกจุด ครอบคลุมทั้งประเทศ แม้กระทั่งในจุดที่ที่ไม่มีมาตรวัดฝนและเรดาร์ ก็สามารถรู้ปริมาณฝนได้

นอกจากเป็นครั้งแรกที่ไทยนำข้อมูลดาวเทียมมาใช้เพื่อให้ได้ข้อมูลปริมาณฝนครอบคลุมทั่วประเทศแล้ว การดำเนินงานของโครงการนี้ ยังประกอบด้วย การพัฒนาการประมาณค่าหยาดน้ำฟ้า หรืออัลกอริทึม (Algorithm) ประมาณค่าฝน จากสัญญาณดาวเทียมจำนวน 10 ดวง, การพัฒนาระบบผลิตแผนที่ฝน รายวัน รายสัปดาห์ รายเดือน และรายปี ครอบคลุมประเทศไทยแบบอัตโนมัติ โดยใช้อัลกอริทึมที่ได้พัฒนาขึ้น, การพัฒนาโปรแกรมประยุกต์เคลื่อนที่ หรือWMApp และเว็บไซต์เพื่อเผยแพร่แผนที่ฝนสู่สาธารณะ ซึ่งถือเป็นนวัตกรรมที่สามารถใช้ได้ทั้งในระบบแอนดรอย และระบบ IOS และเพื่อให้มีการนำผลงานวิจัยนี้ไปใช้จริงในภารกิจของหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง อาทิ สถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ำและการเกษตร (สสนก.) , กรมอุตุนิยมวิทยา , กรมทรัพยากรน้ำ , กรมฝนหลวงและการบินเกษตร , กรมชลประทาน เป็นต้น เพื่อให้เกิดประโยชน์ประเทศ

สำหรับประชาชนทั่วไปก็สามารถเข้าใช้งานได้ฟรี วิธีดูง่ายๆ คือ ดูว่าท่านอยู่ตรงไหนในแผนที่ WMApp จะแสดงผลการพยากรณ์อัตราการตกของฝนในหน่วยมิลลิเมตรต่อชั่วโมง ด้านบนของแต่ละรูปมีวันเวลาบอก โดยเป็นเวลาประเทศไทยแล้ว ไม่ต้องบวก 7 ชั่วโมง ด้านล่างของแต่ละรูปมีแถบสี แสดงอัตราการตกของฝน ในหน่วยมิลลิเมตรต่อชั่วโมง โดยมีตัวเลขกำกับ แถบสีเทาคือฝนไม่ตก สีน้ำเงินคือฝนตกเบา สีเขียวคือฝนตกปานกลาง สีแดงคือฝนตกหนัก ด้านล่างของแต่ละรูปมีแถบสี แสดงอัตราการตกของฝน ในหน่วยมิลลิเมตรต่อชั่วโมง โดยมีตัวเลขกำกับ แถบสีเทาคือฝนไม่ตก สีน้ำเงินคือฝนตกเบา สีเขียวคือฝนตกปานกลาง สีแดงคือฝนตกหนัก

ผศ.ดร.ชินวัชร์ กล่าวว่า “เนื่องจากสภาพอากาศ (Weather) มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณเขตเส้นศูนย์สูตร ที่เรียกว่าเขตร้อน (Tropics) สภาพอากาศมีการเปลี่ยนแปลงรวดเร็วฉับพลัน เนื่องจากได้รับพลังงานปริมาณมากจากดวงอาทิตย์ ดังนั้น ผลการพยากรณ์อากาศจำเป็นที่จะต้องอัพเดทอย่างสม่ำเสมอ ผลการพยากรณ์ระยะยาวเหมาะสำหรับการดูแนวโน้มว่าฝนจะเกิดบริเวณใด จะเคลื่อนตัวอย่างไร รูปแบบของลมจะเป็นอย่างไร จะมีพายุหมุนเขตร้อนเกิดขึ้นหรือไม่ และจะเคลื่อนตัวอย่างไร อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร แต่สำหรับการที่จะดูว่าจะมีฝนตก ณ จุดๆหนึ่งบนพื้นผิวโลกนั้น ผลการพยากรณ์อากาศที่ควรจะนำมาใช้นั้น ไม่ควรเกิน 28 ชั่วโมง”

ทั้งนี้ ที่ผ่านมาประเทศไทยต้องเผชิญกับภัยธรรมชาติขนาดใหญ่ทั้งภัยแล้ง ขาดแคลนน้ำ ปัญหาอุทักภัย น้ำท่วม ดินถล่ม ซึ่งหลายครั้งพบว่าเกิดจากฝน แต่การบริหารจัดการน้ำที่ผ่านมายังไม่มีประสิทธิภาพ และการพยากรณ์อากาศยังขาดความน่าเชื่อถือ เป็นการพยากรณ์แบบกว้างๆ ขณะที่ปัจจุบันการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศที่มีแนวโน้มรุนแรงและถี่ขึ้นย่อมส่งผลให้ปัญหาภัยแล้งและการเกิดพายุทวีความรุนแรงมากยิ่งขึ้น เป็นอุปสรรคต่อการดำเนินชีวิตและการประกอบอาชีพ ดังนั้น ข้อมูลฝนหรือข้อมูลหยาดน้ำฟ้าหรืออนุภาคของน้ำที่ลอยอยู่ในบรรยากาศ รวมถึงการพยากรณ์อากาศที่มีความแม่นยำ จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบริหารจัดการน้ำและการเตือนภัยธรรมชาติ ลดความเสียหายที่จะเกิดขึ้น เพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมและเศรษฐกิจในวงกว้าง

 

เรียบเรียงจาก

บทสัมภาษณ์ ผศ.ดร.ชินวัชร์ สุรัสวดี ภาควิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

โครงการวิจัย : โครงการพัฒนาระบบรับรู้ระยะไกลหยาดน้ำฟ้าจากดาวเทียม

สนับสนุนโดย : สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)

00:00
00:00
Empty Playlist