2010-11-06 [298] viewed
โดย ดร.ดุษฎี ศุขวัฒน์ จากภาควิชาคณิตศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

 

สรุปโครงการวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนภายใต้การจัดการและประสานงานของ
“ศูนย์ประสานงานและพัฒนางานวิจัยด้านโลกร้อนฯ”

       

ชื่อโครงการ ผลกระทบของภาวะโลกร้อนต่อมรสุมของเอเชียอาคเนย์: ระลอกอากาศหนาวและช่วงมรสุมฤดูร้อนกำลังอ่อน

คณะวิจัย ดร.ดุษฎี  ศุขวัฒน์   หัวหน้าโครงการ

สังกัด คณะวิทยาศาสตร์  มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

นางสาวสุกันยาณี  ยะวิญชาญ นักวิจัยร่วมโครงการ

นางสาวกรรวี  สิทธิชีวภาค  นักวิจัยร่วมโครงการ

สังกัด กรมอุตุนิยมวิทยา

ระยะเวลาดำเนินการ 2 ปี (20 มกราคม 2553 – 19 มกราคม 2555)

สถานะโครงการ อยู่ระหว่างดำเนินการ

บทสรุปโครงการโดยย่อ

มรสุมของเอเชียอาคเนย์มีอิทธิพลอย่างมากต่อภูมิภาคนี้ทั้งในด้านความอยู่ดีมีสุขของประชาชนและเศรษฐกิจของประเทศในประเทศต่างๆ ในภูมิภาค มรสุมของเอเชียอาคเนย์เป็นระบบที่มีความซับซ้อนมากเนื่องจากอยู่ระหว่างมรสุมของเอเชียใต้และมรสุมของเอเชียตะวันออก ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมรสุมของเอเชียใต้และมรสุมของเอเชียตะวันออกทำให้มรสุมเอเชียอาคเนย์มีลักษณะที่แตกต่างออกไปจากมรสุมทั้งสองดังกล่าว ดังนั้นความรู้คงามเข้าใจเกี่ยวกับมรสุมของเอเชียใต้และเอเชียตะวันออกจึงไม่อาจมาใช้กับมรสุมของเอเชียอาคเนย์ได้โดยตรง มรสุมฤดูหนาวของเอเชียอาคเนย์มีลักษณะสำคัญคือ ระลอกอากาศเย็น (cold surge) ซึ่งทำให้เกิดพายุฟ้าคะนอง ฝนตกหนักมาก และทะเลมีคลื่นจัด รวมทั้งอาจทำให้เกิดการก่อตัวของพายุหมุนเขตร้อนในบริเวณทะเลจีนใต้และอ่าวไทย ส่วนมรสุมฤดูร้อนของเอเชียอาคเนย์อาจทำให้เกิดน้ำท่วมเป็นบริเวณกว้างในระยะที่มรสุมมีกำลังแรง แต่ทำให้เกิดภาวะฝนทิ้งช่วงในระยะที่มรสุมมีกำลังอ่อน ภายใต้สภาวะโลกร้อนปรากฎการณ์เหล่านี้อาจทวีความรุนแรงขึ้นได้ ดังนั้นการศึกษาผลกระทบของภาวะโลกร้อนที่มีต่อมรสุมของเอเชียอาคเนย์จึงเป็นสิ่งสำคัญในการที่จะวางแผนบรรเทาผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตจากภาวะโลกร้อน โครงการวิจัยนี้จะทำการศึกษาผลกระทบของภาวะโลกร้อนต่อมรสุมเอเชียอาคเนย์โดยใช้แบบจำลองของบรรยากาศ Weather Research and Forecasting (WRF) ซึ่งเป็นแบบจำลองบรรยากาศที่มีประสิทธิภาพสูง

ความเป็นมาของโครงการ

มรสุม หมายถึง ลมที่มีการเปลี่ยนทิศทางเป็นตรงข้ามระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาวและทำให้เกิดความแตกต่างของฝนในแต่ละฤดูด้วย สาเหตุสำคัญของการเกิดมรสุมคือความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทวีปและมหาสมุทร

พลังงานที่ทำให้อากาศเคลื่อนที่เกิดเป็นลมคือรังสีจากดวงอาทิตย์ อากาศไม่ได้รับพลังงานรังสีจากดวงอาทิตย์โดยตรงแต่จะรับพลังงานที่ถ่ายโอนจากพื้นโลกอีกทอดหนึ่ง ทั้งนี้ เพราะอากาศค่อนข้างจะโปร่งใสต่อรังสีจากดวงอาทิตย์ นั่นคือ รังสีจากดวงอาทิตย์จะผ่านอากาศลงสู่พื้นโลกซึ่งในแต่ละบริเวณจะมีสมบัติในการดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์ได้ไม่เท่ากัน บริเวณที่ดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ไว้ได้มากจะมีอุณหภูมิสูง ความร้อนจากพืันโลกจะถ่ายโอนให้อากาศที่อยู่เหนือบริเวณนั้นทำให้อากาศมีอุณหภูมิสูงตามไปด้วย ส่วนบริเวณที่ดูดซับรังสีได้น้อยจะมีอุณหภูมิต่ำทำให้อากาศเหนือบริเวณนั้นมีอุณหภูมิต่ำเช่นกัน อากาศที่มีอุณหภูมิสูงจะขยายตัวทำให้ความหนาแน่นลดลงเกิดเป็นบริเวณความกดอากาศต่ำ ส่วนอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำจะหดตัวทำให้ความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเกิดเป็นบริเวณความกดอากาศสูง ความแตกต่างของความกดอากาศเป็นผลให้เกิดแรงผลักให้อากาศเคลื่อนที่จากบริเวณความกดอากาศสูงไปยังบริเวณความกดอากาศต่ำ จึงทำให้เกิดลม โดยลมจะพัดจากบริเวณความกดอากาศสูง (อุณหภูมิต่ำ) ไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ (อุณหภูมิสูง) โดยอัตราความเร็วลมจะขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความกอากาศซึ่งขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิอีกทอดหนึ่ง ยิ่งอุณหภูมิมีความแตกต่างกันมากเพียงใดลมจะแรงมากขึ้นเพียงนั้น

ในฤดูร้อนทวีปจะร้อนมากกว่ามหาสมุทรจึงมีลมพัดจากมหาสมุทรสู่ทวีปเกิดเป็นมรสุมฤดูร้อน ซึ่งจะนำอากาศร้อนชื้นจากมหาสมุทรมายังแผ่นดินทำให้เกิดฝนตกเป็นบริเวณกว้าง ส่วนในฤดูหนาวมหาสมุทรจะเย็นกว่าทวีปทำให้ลมพัดจากทวีปสู่มหาสมุทรเกิดเป็นมรสุมฤดูหนาวซึ่งมีความหนาวย็นและแห้งแล้ง สำหรับทวีปเอเชียมรสุมฤดูร้อนเรียกตามทิศทางของลมได้อีกชื่อหนึ่งว่ามรสุมตะวันตกเฉียงใต้ และมรสุมฤดูหนาวเรียกว่ามรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ

ภายใต้ภาวะโลกร้อนอุณหภูมิของโลกโดยรวมจะสูงขึ้น อย่างไรก็ตามแต่ละส่วนของโลกจะมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ไม่เหมือนกัน  เช่น การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นดินและพื้นน้ำจะไม่เท่ากัน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นดินในบริเวณต่างๆ ของทวีปเอเชียจะไม่เท่ากัน รวมทั้งการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นน้ำในบริเวณต่างๆ ของมหาสมุทรอินเดียและมหาสมุทรแปซิฟิคจะไม่เท่ากัน โดยที่สาเหตุสำคัญของการเกิดมรสุมคือ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทวีปและมหาสมุทรดังนั้น ภาวะโลกร้อนที่ทำให้ความแตกต่างของอุณหภูมิดังกล่าวเปลี่ยนแปลงจึงอาจส่งผลต่อลักษณะของมรสุมจนทำให้เกิดการผันแปรได้อย่างมาก ทั้งในส่วนของปริมาณและการกระจายเชิงพื้นที่ของฝน ช่วงเวลาที่มีฝนมากและฝนน้อย และความรุนแรงของระลอกอากาศหนาว จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาผลกระทบของภาวะโลกร้อนที่มีต่อมรสุม

งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

ในการศึกษาเกี่ยวกับมรสุมนั้น นักวิจัยมักใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของบรรยากาศเป็นเครื่องมือสำคัญ การ้แบบจำลองเพื่อศึกษามรสุมได้ดำเนินการมานานแล้ว เช่น Asani and Mista (1975) ได้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมรสุมที่ไม่ซับซ้อนมากนัก และได้ใช้แบบจำลองนี้แสดงให้เห็นว่าการได้รับหรือสูญเสียความร้อนของบรรยากาศทำให้เกิดการผันแปรรายปีของความกดอากาศและลมซึ่งสอดคล้องกับลักษณะของมรสุมที่ได้จากการวิเคราะห์ข้อมูลจากการตรวจวัด ในปัจจุบันคอมพิวเตอร์มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในขณะที่มีราคาถูกลง จึงมีการศึกษามรสุมโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นอย่างแพร่หลาย

มรสุมของทวีปเอเชียเป็นระบบการหมุนเวียนของลมที่รุนแรงที่สุดในโลก ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์แบ่งมรสุมของทวีปเอเชียออกเป็น 3 ระบบใหญ่ได้แก่ มรสุมของเอเชียใต้หรือมรสุมของอินเดีย มรสุมของเอเชียตะวันออกและมรสุมของเอเชียอาคเนย์ มรสุมของเอเชียใต้จะปรากฎเฉพาะในฤดูร้อนของซีกโลดเหนือ โดยเริ่มประมาณต้นเดือนมิถุนายนและสิ้นสุดปลายเดือนกันยายน เป็นมรสุมที่ทำให้เกิดฝนตกหนักเป็นบริเวณกว้างบริเวณเอเชียใต้เนื่องจากลมตะวันตกเฉียงใต้ที่นำความชื้นจากมหาสมุทรอินเดียเข้าสู่ทวีป สำหรับมรสุมเอเชียตะวันออกซึ่งครอบคลุมบริเวณประเทศจีน แบ่งออกได้เป็นมรสุมฤดูร้อนและมรสุมฤดูหนาว มรสุมฤดูร้อนของเอเชียตะวันออกจะมีฝนตกหนักเนื่องจากลมตะวันตกเฉียงใต้ซึ่งนำความชื้นจากมหาสมุทรมายังทวีป ส่วนมรสุมฤดูหนาวของเอเชียตะวันออกจะทำให้อากาศเย็นและแห้งเนื่องจากลมตะวันออกเฉียงเหนือซึ่งนำอากาศเย็นและแห้งมาจากไซบีเรีย สำหรับมรสุมของเอเชียอาคเนย์ได้รับอิทธิพลจากทั้งมรสุมของเอเชียใต้และมรสุมของเอเชียตะวันออก โดยทั้งมรสุมฤดูร้อนและฤดูหนาว มรสุมทั้ง 3 ระบบนี้ แม้ว่าจะมีความแตกต่างกันแต่มีความสัมพันธ์กัน

การศึกษาเกี่ยวกับมรสุมของเอเชียส่วนมาจะเป็นการศึกษาเกี่ยวกับมรสุมของเอเชียใต้และเอเชียตะวันออก ตัวอย่างเช่น Li and Pan (2006) พบว่ามรสุมฤดูร้อนของเอเชียตะวันออกและมรสุมฤดูร้อนของอินเดีย แม้ว่าจะมีลักษณะที่ต่างกันแต่มีความสัมพันธ์กันอย่างมาก สำหรับมรสุมฤดูหนาวของเอเชียตะวันออกซึ่งมีลักษณะสำคัญคือ ลมตะวันตกเฉียงเหนือกำลังแรงและอุณหภูมิต่ำมากบริเวณตอนเหนือของประเทศจีนและบริเวณใกล้เคียง เป็นปรากฎการณ์ทางภูมิอากาศที่สำคัญมากอย่างหนึ่งสำหรับฤดูหนาวในซีกโลกเหนือ ความรุนแรงของระลอกอากาศหนาว (cold surge) มีความสัมพันธ์อย่างมากกับการเกิดเมฆพายุฟ้าคะนองในเขตร้อน ในขณะที่ Wu et al.(2005) วิเคราะห์ข้อมูลผลการตรวจอากาศเพื่อศึกษาลักษณะของการเริ่มต้นมรสุมในทะเลจีนใต้ในปี ค.ศ.1998 และใช้แบบจำลองเพื้่ออธิบายกลไกในการเริ่มต้นมรสุม ผลการศึกษาพบว่า ความร้อนแฝงที่ปล่อยออกมาระหว่างการก่อตัวของเมฆพายุฟ้าคะนองในอ่าวเบงกอลมีความสำคัญอย่างมากต่อการเริ่มต้นของมรสุมทะเลจีนใต้ ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิจัยของ Riyu et al. (2002) ที่ได้ทำการวิเคราะห์ข้อมูลการผันแปรรายปีของเมฆพายุฟ้าคะนองในบรเวณมหาสมุทรแปซิฟิคด้านตะวันตกเฉียงเหนือ พบว่ามีความสัมพันธ์กันระหว่างการเกิดเมฆในช่วงมรสุมฤดูร้อนของเอเชียตะวันออกกับลมในบริเวณตั้งแต่มหาสมุทรแปซิฟิคด้านตะวันตกไปจนถึงอ่าวเบงกอล

Chen et al. (2004) ได้สรุปว่าฤดูฝนของทวีปเอเชียแบ่งออกได้เป็นฝนเนื่องจากมรสุมกึ่งเขตร้อนและฝนเนื่องจากมรสุมเขตร้อน โดยฝนเนื่องจากมรสุมกึ่งเขตร้อนจะเริ่มประมาณต้นเดือนเมษายนทางตอนใต้ของประเทศจีนแล้วขยายตัวไปทางใต้และตะวันตกเฉียงใต้จนถึงชายฝั่งประเทศจีนและคาบสมุทรอินโดจีนประมาณปลายเดือนเมษายน หลังจากการเริ่มต้นของมรสุมฤดูร้อนในทะเลจีนใต้แล้วแนวฝนจากมรสุมกึ่งเขตร้อนจะเลื่อนกลับขึ้นไปทางเหนือ ในขณะที่ฝนเนื่องจากมรสุมเขตร้อนจะแผ่ตัวจากคาบสมุทรอินโดจีนไปยังอินเดียและทำให้เกิดฤดูฝนของมรสุมเขตร้อน

ในส่วนของเอเชียอาคเนย์นั้น  มรสุมฤดูร้อนของเอเชียอาคเนย์เริ่มต้นประมาณกลางเดือนเมษายน โดยเริ่มทางตอนใต้ของภูมิภาคก่อน อย่างไรก็ตาม ในแต่ละปีอาจมีวันเริ่มต้นของมรสุมแตกต่างกันได้ สำหรับการกำหนดวันเริ่มต้นของมรสุมฤดูร้อนของภูมิภาคนี้นั้น จนถึงขณะนี้ยังไม่มีดัชนีสำหรับวันเริ่มต้นของมรสุมบริเวณเอเชียอาคเนย์ซึ่งเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป Zhang et al.(2002) ใช้ฝนในการกำหนดวันเริ่มต้นของมรสุมฤดูร้อนของเอเชียอาคเนย์ โดยได้แสดงให้เห็นว่าแม้จะมีการเปลี่ยนแปลงของลมอย่าชัดเจนในวันเริ่มต้นของมรสุม แต่ฝนก็เป็นสิ่งที่มีการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนกว่า ส่วน Matsumoto (1997) ใช้ค่าเฉลี่ย 5 วัน ของฝนและรังสีคลื่นยาวที่โลกปล่อยออกสู่อวกาศในการกำหนดวันเริ่มต้นและสิ้นสุดของมรสุมฤดูร้อนของภูมิภาคนี้

Wei (2005) ใช้แบบจำลองคู่ควบ (couple model) ของบรรยากาศและมหาสมุทร วิเคราะห์ผลกระทบจากการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกต่อมรสุมเอเชีย และพบว่าฝนอันเนื่องจากมรสุมของอินเดียมีปริมาณเพิ่มขึ้นและมีการผันแปรรายปีมากขึ้นด้วย ปริมาณฝนทางตอนเหนือของจีนเพิ่มขึ้นแต่ฝนทางตอนใต้ของจีนลดลง และยังพบด้วยว่าการผันแปรของมรสุมมีความเกี่ยวข้องกับปรากฎการณ์ ENSO ที่ผันแปรมากขึ้นด้วยเช่นกัน ส่วน May (2004) วิเคราะห์ผลกระทบของภาวะโลกร้อนต่อมรสุมฤดูร้อนของอินเดียโดยใช้แบบจำลอง และแบ่งการวิเคราะห์ออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกเป็นการวิเคราะห์ภูมิอากาศปัจจุบันช่วง 30 ปี ระหว่าง ค.ศ.1970-1999 ส่วนที่สองเป็นการวิเคราะห์ภูิอากาศในอนาคตช่วง 30 ปีระหว่าง ค.ศ.2060-2089 ผลการศึกษาพบว่า มรสุมฤดูร้อนของอินเดียจะมีปริมาณฝนเพิ่มขึ้นจากผลของภาวะโลกร้อน ซึ่งสอดคล้องกับผลการศึกษาของ Degtyarev (2008) ที่ได้ศึกษาการผันแปรในการหมุนเสยนของมรสุมภายใต้การเพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศโดยใช้แบบจำลองของบรรยากาศ พบว่า การเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์ทำให้ปริมาณน้ำฝนเนื่องจากมรสุมของอินเดียเพิ่มขึ้น

เนื่องจากงานวิจัยส่วนมากที่เกี่ยวกับมรสุมจะใช้แบบจำลองเป็นเครื่องมือที่สำคัญ จึงมีการศึกษาเกี่ยวกับรายะเอียดตามแนวราบ (horizontal resolution) ของแบบจำลอง เช่น Jha et al.(2000) พบว่า รายละเอียดตามแนวราบของแบบจำลองมีผลต่อความถูกต้องของการคาดหมายฝนรายเดือนของมรสุม โดยแบบจำลองที่ใช้รายละเอียดสูงจะให้ผลที่มีความถูกต้องมากกว่าแบบจำลองเดียวกันที่ใช้รายละเอียดต่ำ เช่นเดียวกับ Kobayashi and Sugi (2004) ซึ่งพบว่า แบบจำลองที่ใช้รายละเอียดตามแนวราบสูงจะให้ผลการจำลองมรสุมของเอเชียได้ดีกว่าแบบจำลองที่ใช้รายละเอียดต่ำ โดยตำแหน่งและเวลาเริ่มต้นของฝนหนักในอ่าวเบงกอลอันเนื่องมาจากมรสุมของอินเดียจะมีความถูกต้องเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มรายละเอียดของแบบจำลอง

สำหรับการศึกษาผลกระทบของภาวะโลกร้อนของมรสุมเอเชียตะวันออกนั้น มีผลทำนองเดียวกับมรสุมของเอเชียใต้ เช่น Kripalani et al.,(2007) ศึกษาผลกระทบของการเพิ่มคาร์บอนไดออกไซด์เป็น 2 เท่าที่มีต่อมรสุมฤดูร้อนของเอเชียตะวันออกโดยวิเคราะห์ผลจาก 22 แบบจำลอง พบว่า แบบจำลองส่วนมากคาดหมายว่าฝนจะเพิ่มขึ้น ค่าเฉลี่ยของทุกแบบจำลองแสดงว่าปริมาณฝนเนื่องจากมรสุมฤดูร้อนของเอเชียตะวันออกจะเพิ่มขึ้นร้อยละ 6.7 โดยส่วนมาฝนจะเพิ่มขึ้นบริเวณคาบสมุทรเกาหลี ญี่ปุ่น และตอนเหนือของจีน ส่วน Hori and Ueda (2006) ใช้ผลการคาดหมายการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศจาก 9 แบบจำลองเพื่อวิเคราะห์ผลของภาวะโลกร้อนต่อมรสุมของเอเชียตะวันออก พบว่าลมมรสุมเอเชียตะวันออกจะอ่อนกำลังลงในขณะที่ Chase et al.(2003) ทำการวิเคราะห์ความรุนแรงของมรสุมบริเวณเอเชียอาคเนย์ อัฟริกาตะวันตก อัฟริกาตะวันออก และบริเวณทวีปออสเตรเลีย ระหว่างปี ค.ศ.1950-1988 กลับพบว่าการเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในช่วงเวลานี้ไม่มีผลต่อความรุนแรงของมรสุมทั้งสี่บริเวณที่ทำการศึกษา

จากการทบทวนงานวิจัยเกี่ยวกับมรสุมเอเชีย จะเห็นได้ว่างานวิจัยส่วนมากจะเกี่ยวกับมรสุมของเอเชียใต้หรือเอเชียตะวันออก โดยงานวิจัยที่เกี่ยวกับผลกระทบของภาวะโลกร้อนต่อลมมรสุมของเอเชียอาคเนย์ยังไม่มีการศึกษาอย่างชัดเจนแต่อย่างใด

วัตถุประสงค์ของโครงการ

เพื่อศึกษาผลกระทบของภาวะโลกร้อนที่มีต่อมรสุมของเอเชียอาคเนย์ ดังนี้

1. ความรุนแรงและทิศทางการเคลื่อนตัวของระลอกอากาศหนาว (cold surge) จากประเทศจีนระหว่างมรสุมฤดูหนาว

2. ช่วงมรสุมฤดูร้อนกำลังแรงและกำลังอ่อน

 

 

 





Last Update : 18/06/2010 16:04:35 viewed.
blog comments powered by DisqusPowered by Disqus
 
Home>DETAIL