วิธีการพยากรณ์อากาศ

วิธีการพยากรณ์อากาศ

ข้อมูลจากการตรวจอากาศจะถูกส่งและแลกเปลี่ยนข้อมูลกันในลักษณะของโค้ดตัวเลข ระหว่างประเทศต่างๆ ที่เป็นสมาชิกขององค์การอุตุนิยมวิทยาโลก (WMO) ซึ่งมีจำนวนมากกว่า ๑๓๐ ประเทศ โดยผ่านทางสายโทรศัพท์หรือดาวเทียม ที่มีศูนย์ต่างๆ ทำหน้าที่รวบรวมข้อมูล ได้แก่ ศูนย์เมลเบิร์น ในประเทศออสเตรเลีย ศูนย์มอสโก ในประเทศรัสเซีย และศูนย์วอชิงตัน ในสหรัฐอเมริกา ข้อมูลตรวจอากาศจะถูกบันทึกลงในแผนที่ ซึ่งแต่เดิมการบันทึกข้อมูลลงในแผนที่ต้องใช้คนทำ แต่ต่อมาเมื่อวิทยาการทางคอมพิวเตอร์ก้าวหน้ามากขึ้น จึงใช้คอมพิวเตอร์บันทึกแทน เนื่องจากคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้รวดเร็วกว่า และได้ข้อมูลมากขึ้น จากนั้นนักอุตุนิยมวิทยาจึงทำการวิเคราะห์ข้อมูล เปรียบเทียบความสัมพันธ์ของแผนที่ต่างๆ พร้อมทั้งใช้ความรู้ ประสบการณ์ และความชำนาญในการพยากรณ์อากาศตามระบบอากาศ ที่ปรากฏในแผนที่อากาศ ตลอดจนให้คำแนะนำ และเตือนภัยพิบัติที่เกิดจากอากาศแปรปรวน เช่น อุทกภัย วาตภัย ภัยแล้ง

การพยากรณ์อากาศประกอบด้วยวิธีการต่างๆ  ดังต่อไปนี้

วิเคราะห์แผนที่อากาศผิวพื้น  

เพื่อศึกษาว่า มวลอากาศแต่ละสถานที่เป็น H หรือ L โดยการลากเส้นความกดอากาศเท่า (isobar) ให้แต่ละเส้นความกดอากาศห่างเท่ากัน ๒ เฮกโตปาสกาล แล้วเปรียบเทียบแนวโน้มความเปลี่ยนแปลงของ H และ L (ภาพแผนที่อากาศผิวพื้น) ในช่วงเวลาเดียวกัน เช่น ข้อมูลความกดอากาศ เมื่อเวลา ๐๗.๐๐ น. ของวันนี้ เปรียบเทียบกับข้อมูลความกดอากาศเมื่อเวลา ๐๗.๐๐ น.ของวันก่อน เพื่อศึกษาแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของอากาศ รวมทั้งการเปรียบเทียบความแตกต่างของค่าความกดอากาศ และค่าอุณหภูมิของแต่ละวันในช่วงเวลาเดียวกัน
 

ตัวอย่างการอ่านแผนที่อากาศผิวพื้น เมื่อวันที่ ๓๐ พฤศจิกายน  พ.ศ. ๒๕๔๕ ปรากฏว่า มีบริเวณความกดอากาศสูง (H) ปกคลุมประเทศจีนตอนบน คาบสมุทรเกาหลี และมหาสมุทรแปซิฟิกทางตอนใต้ของประเทศญี่ปุ่น ลิ่มความกดอากาศสูงแผ่ลงมาถึงภาคเหนือ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ของประเทศไทย ทำให้ทั้ง ๒ ภาคมีอากาศหนาวเย็น ในขณะเดียวกันมีหย่อมความกดอากาศต่ำ (L) ปกคลุมมหาสมุทรอินเดียทางตะวันตกของอินเดีย อ่าวเบงกอล อ่าวไทย และมหาสมุทรแปซิฟิกทางตะวันตกของหมู่เกาะฟิลิปปินส์ และมีแนวปะทะอากาศเย็นกับแนวปะทะอากาศอุ่น อยู่บริเวณมหาสมุทรแปซิฟิกทางตะวันออกของประเทศจีนและญี่ปุ่น จากแผนที่ดังกล่าวหย่อมความกดอากาศต่ำ (L) ในอ่าวไทย มีผลกระทบต่อลักษณะอากาศในภาคใต้ของประเทศไทย เนื่องจากหย่อมความกดอากาศต่ำมีทิศทางการเคลื่อนตัวไปทางตะวันตกตามทิศทางลมค้า เข้าสู่ภาคใต้ จึงทำให้มีฝนตกในภาคใต้

วิเคราะห์แผนที่ลมชั้นบน 

ระบบอากาศที่อยู่สูงขึ้นไปจากพื้นดินจะมีความสัมพันธ์กับระบบอากาศผิวพื้น ถ้าระบบอากาศผิวพื้นเป็นหย่อมความกดอากาศต่ำ แสดงว่า อากาศในบริเวณดังกล่าวเบาบาง และมีการยกตัวของอากาศ อากาศที่อยู่รอบๆ จะมีน้ำหนักมากกว่าและไหลเข้ามาแทนที่ แต่เนื่องจากการหมุนของโลก เกิดแรงที่ทำให้ลมพัดเฉไปทางขวาในซีกโลกเหนือ และเฉไปทางซ้ายในซีกโลกใต้ เรียกแรงนี้ว่า "แรงเฉ" (coriolis force)

ลมที่ระดับความสูงต่างๆ สามารถนำมาใช้คาดหมายลักษณะอากาศผิวพื้นว่า จะมีแนวโน้มการพัฒนาความรุนแรงเพิ่มขึ้นหรือลดลง เช่น ในการพิจารณาแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของพายุหมุนเขตร้อนต้องศึกษาการไหลของอากาศที่เข้าสู่จุดศูนย์กลาง หากมีการไหลเข้าสู่จุดศูนย์กลางสูงขึ้นไปจากพื้นดินมากขึ้น แสดงว่า พายุนั้นจะมีการพัฒนาความรุนแรงเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน ถ้าการไหลของอากาศเข้าสู่จุดศูนย์กลางมีระดับลดต่ำลง แสดงว่า พายุนั้นจะมีการพัฒนาความรุนแรงลดลง นอกจากนี้ ยังสามารถศึกษากระแสลมในลักษณะของคลื่นกระแสลมฝ่ายตะวันตก และคลื่นกระแสลมฝ่ายตะวันออก ซึ่งมีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงของลมฟ้าอากาศด้วย

วิเคราะห์แผนที่อากาศเชิงตัวเลข (Numerical Weather Prediction : NWP) 

ปัจจุบันพัฒนาการด้านคอมพิวเตอร์เจริญก้าวหน้ามาก และมีการนำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการพยากรณ์อากาศ เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และรวดเร็วมากขึ้น ในการรวบรวมผลการตรวจอากาศจากสถานีตรวจอากาศจำนวนมากในแต่ละวัน ซึ่งป้อนเข้าสู่เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ความเร็วสูง และเครื่องคอมพิวเตอร์จะทำการประมวลข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยา เช่น อุณหภูมิ ความกดอากาศ ความชื้น ลมและทิศทางลม ชนิดและจำนวนเมฆในท้องฟ้า ด้วยสูตรทางคณิตศาสตร์ในรูปแบบของสมการต่างๆ จำนวนมาก แสดงผลลัพธ์ให้เห็นในรูปของแบบจำลองของบรรยากาศที่แสดงค่าต่างๆ ที่จุดพิกัด (grid points) เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของอากาศที่พยากรณ์ว่า จะเกิดขึ้นภายใน ๒๔, ๔๘, ๖๐, ๗๒ ชั่วโมง ในรูปแบบของแผนที่ต่างๆ ที่เรียกว่า "แผนที่พร็อกโนสทิก" (Prognostic map) เช่น แผนที่อากาศผิวพื้น แผนที่ลมชั้นบน แผนที่พยากรณ์ฝน 

การเปรียบเทียบข้อมูลทางสถิติด้านภูมิอากาศ  

เป็นการพยากรณ์อากาศโดยใช้ข้อมูลภูมิอากาศเป็นข้อมูลพื้นฐาน เช่น ประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตร้อนชื้น ได้รับอิทธิพลจากลมประจำฤดู ๒ กระแส คือ มรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ และมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ในฤดูหนาว (เดือนธันวาคม) กรุงเทพฯ ซึ่งตั้งอยู่ในภาคกลาง มีอุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ยที่ ๒๑ องศาเซลเซียส และอุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ยที่ ๓๒ องศาเซลเซียส ดังนั้นการพยากรณ์อุณหภูมิของอากาศ จะอยู่ในช่วงที่ใกล้เคียงกับค่าดังกล่าวนี้

วิธีการพยากรณ์อากาศแบบอื่นๆ  

การพยากรณ์อากาศนอกจากศึกษาจากลักษณะอากาศซึ่งเกิดขึ้นในปัจจุบันแล้ว ยังศึกษาว่า จะมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นหรือไม่ โดยแบ่งออกเป็นวิธีการต่างๆ ดังต่อไปนี้

๑) วิธีการคงสภาพเดิม (persistence method)

เป็นวิธีการพยากรณ์อากาศที่ง่ายที่สุด ใช้กับลักษณะอากาศที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ หรือไม่เปลี่ยนแปลง เช่น การคาดว่า ลักษณะอากาศในเช้าวันพรุ่งนี้จะคล้ายๆ กับอากาศในเช้าวันนี้

วิธีการพยากรณ์อากาศแบบคงสภาพเดิม