การคำนวณปริมาณน้ำฝนจากกลุ่มเมฆฝนเป็นกระบวนการที่ใช้ข้อมูลจากหลายแหล่ง เช่น ดาวเทียมตรวจอากาศ เรดาร์ และสถานีตรวจวัดฝนภาคพื้นดิน กระบวนการนี้ต้องอาศัยการประเมินความเข้มข้นของเมฆและการคาดการณ์ว่าปริมาณฝนจะตกลงมาเท่าไรจากข้อมูลกลุ่มเมฆฝน ต่อไปนี้คือวิธีการคำนวณปริมาณน้ำฝนจากกลุ่มเมฆฝน
1. การใช้ข้อมูลจากเรดาร์ตรวจอากาศ (Weather Radar)
- เรดาร์ตรวจอากาศ เป็นเครื่องมือที่สามารถตรวจจับการสะท้อนของคลื่นเรดาร์จากอนุภาคน้ำในอากาศ (เช่น หยดน้ำฝนหรือหิมะ) ซึ่งช่วยให้ทราบความเข้มข้นและการกระจายของกลุ่มเมฆฝน
- Z-R Relationship: วิธีการที่ใช้ทั่วไปในการคำนวณปริมาณฝนจากเรดาร์คือการใช้สมการ Z-R ซึ่งเป็นการเชื่อมโยงระหว่างการสะท้อนคลื่นเรดาร์ (Z) กับอัตราการตกของฝน (R)
สูตรพื้นฐานของสมการ Z-R คือ : Z=a⋅RbZ = a \cdot R^b
- Z คือ ค่าการสะท้อนเรดาร์ (Reflectivity factor) หน่วยเป็นมิลลิเมตรยกกำลังหกต่อเมตรยกกำลังสาม (mm⁶/m³)
- R คือ อัตราการตกของฝน (Rainfall rate) หน่วยเป็นมิลลิเมตรต่อชั่วโมง (mm/h)
- a และ b เป็นค่าคงที่ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของฝนหรือกลุ่มเมฆ ตัวอย่างเช่น สำหรับฝนที่เกิดจากพายุธรรมดา ค่าคงที่ a อาจมีค่าเป็น 200 และ b เป็น 1.6
จากสูตรนี้ เราสามารถคำนวณอัตราการตกของฝนจากข้อมูลการสะท้อนคลื่นเรดาร์ แล้วนำมาคำนวณปริมาณฝนในพื้นที่ต่าง ๆ
2. การใช้ข้อมูลดาวเทียมตรวจสภาพอากาศ (Weather Satellites)
- ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา เช่น ดาวเทียม GOES หรือ ดาวเทียม Himawari สามารถตรวจจับข้อมูลจากกลุ่มเมฆได้ในหลายความถี่ เช่น แสงที่ตามองเห็น (visible), แสงอินฟราเรด (infrared), และไมโครเวฟ
- ข้อมูลดาวเทียมจะถูกใช้ในการประเมิน อุณหภูมิยอดเมฆ (Cloud Top Temperature) ซึ่งสามารถบอกถึงความหนาแน่นและศักยภาพในการเกิดฝนของเมฆได้
ขั้นตอนการใช้ข้อมูลจากดาวเทียม:
- การตรวจวัดความหนาแน่นของเมฆ: ดาวเทียมสามารถใช้ข้อมูลความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวและยอดเมฆ (Cloud Top) เพื่อตรวจสอบความหนาแน่นและความสูงของกลุ่มเมฆฝน
- การประเมินศักยภาพในการเกิดฝน: กลุ่มเมฆที่สูงและมีอุณหภูมิยอดเมฆต่ำมักจะบ่งบอกถึงโอกาสในการเกิดฝนที่สูง
- การคำนวณปริมาณฝน: ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เชื่อมโยงความหนาแน่นและความสูงของเมฆกับปริมาณฝนที่อาจตกลงมา โดยใช้สูตรที่พัฒนาจากข้อมูลการสังเกตจากดาวเทียมและสถานีตรวจวัดฝน
3. การใช้แบบจำลองปริมาณฝนจากข้อมูลหลายแหล่ง (Multisource Rainfall Estimation Models)
วิธีการที่ใช้บ่อยคือการรวมข้อมูลจากเรดาร์ ดาวเทียม และสถานีภาคพื้นดินเข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้ค่าประมาณที่แม่นยำยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น:
- GPM (Global Precipitation Measurement): เป็นโครงการที่ใช้ดาวเทียมหลายดวงในการเก็บข้อมูลปริมาณฝนทั่วโลก โดยใช้ข้อมูลคลื่นไมโครเวฟจากเมฆฝน และสามารถประเมินปริมาณฝนในพื้นที่กว้างได้อย่างแม่นยำ
- TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission): เป็นอีกหนึ่งโครงการที่ใช้ข้อมูลจากดาวเทียมในการประเมินปริมาณฝนในเขตร้อน
4. การใช้สมการการคำนวณปริมาณฝนจากข้อมูลกลุ่มเมฆ
ปริมาณฝนสามารถคำนวณได้จากสูตรพื้นฐานที่เชื่อมโยงกับข้อมูลกลุ่มเมฆฝน : P=WAP = \frac{W}{A}
- P คือ ปริมาณฝนที่ตกลงมา หน่วยเป็นมิลลิเมตร (mm)
- W คือ ปริมาณน้ำทั้งหมดในกลุ่มเมฆฝน (Water content in the cloud) หน่วยเป็นลูกบาศก์เมตร (m³)
- A คือ พื้นที่ของกลุ่มเมฆหรือพื้นที่ที่ฝนตก หน่วยเป็นตารางเมตร (m²)
ข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณน้ำในกลุ่มเมฆ (W) สามารถได้มาจากการตรวจจับด้วยเรดาร์หรือดาวเทียม โดยการวัดปริมาณน้ำในกลุ่มเมฆฝนจากคลื่นไมโครเวฟหรือคลื่นเรดาร์
5. การตรวจสอบข้อมูลด้วยสถานีตรวจวัดภาคพื้นดิน
ข้อมูลปริมาณฝนที่คำนวณจากเรดาร์และดาวเทียมอาจต้องตรวจสอบความถูกต้องด้วยการใช้ข้อมูลจากสถานีตรวจวัดฝนภาคพื้นดิน โดยสถานีเหล่านี้จะให้ข้อมูลจริงที่เกิดขึ้นในพื้นที่ และสามารถใช้เปรียบเทียบกับค่าที่คำนวณได้เพื่อปรับปรุงความแม่นยำ
สรุป
การคำนวณปริมาณน้ำฝนจากกลุ่มเมฆฝนต้องอาศัยการใช้เทคโนโลยีหลายประเภท ทั้งจากเรดาร์ตรวจอากาศ ดาวเทียม และสถานีตรวจวัดฝนภาคพื้นดิน เพื่อให้ได้ค่าที่แม่นยำและสอดคล้องกับสถานการณ์จริง