สรปการจดการความร (KM) ประจ าป พ.ศ.2562

สวนพยากรณอากาศ

เรอง แผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวทลอการทมพ

โดย คณะท างานการจดการความรสวนพยากรณอากาศ ศนยอตนยมวทยาภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนลาง

ค าน า

ตามค ารบรองการปฏบตราชการของสวนพยากรณอากาศ รอบการประเมนท 2 ตวชวดท 1.4 ระดบความส าเรจของการด าเนนการจดการความรของสวนพยากรณอากาศ โดยสวนพยากรณอากาศไดด าเนนการจดการความร เรอง แผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวทลอการทมพ เพอด าเนนการตามตวชวดดงกลาว ซงเปนองคความรทจ าเปนตอการผลกดนประเดนยทธศาสตรของศนยอตนยมวทยาภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนลาง ตามประเดนยทธศาสตรท 1 เพมประสทธภาพการพยากรณอากาศ และการแจงเตอนภยในระดบพนท นอกจากนนแลวยงมวตถประสงคเพอเปนการทบทวนความรใหกบนกอตนยมวทยาประจ าสวนพยากรณอากาศ และเพมพนความรทางดานวชาการอตนยมวทยาใหกบบคลากรของศนยอตนยมวทยาภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนลางในสายงานอน พรอมทงใชเปนคมอประกอบในการปฏบตงานของสวนพยากรณอากาศ ศนยอตนยมวทยาภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนลางตอไป

สวนพยากรณอากาศ

ศนยอตนยมวทยาภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนลาง 30 สงหาคม 2562

สารบญ

เรอง หนา 1. สวนประกอบในแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ 1 1.1 เสนความกดอากาศเทา (Isobar) 1 1.2 เสนอณหภมเทา (Isotherm) 1 1.3 เสนอะดบาตกแบบแหง (Dry Adiabatic) 1 1.4 เสนอะเดยบาตกอมตว (Saturation Adiabatic) 3 1.5 เสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) 3 1.6 โฮโดกราฟ (Hodograph) 6 2. พารามเตอรจากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ 10 2.1 ความชน (Humidity) 11 2.1.1 อตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio (WS)) 11 2.1.2 อตราสวนผสม (Mixing Ratio (w)) 12 2.1.3 ความชนสมพทธ (Relative Humidity (RH)) 13 2.2 อณหภมและพารามเตอรเชงระดบตางๆ (Temperature & Levels parameter) 14 2.2.1 Lifting Condensation Level (LCL) 14 2.2.2 อณหภมตมเปยก (Wet-Bulb Temperature (Tw)) 15 2.2.3 Convective Condensation Level (CCL) 16 2.2.4 Convective Temperature (Tc) 17 2.2.5 Freezing Level 18 2.2.6 Level of Free Convection (LFC) 18 2.2.7 โทรโพพอส (Tropopause) 19 2.2.8 Equilibrium Level (EL) 20 2.2.9 Maximum Parcel Level (MPL) 22 2.3 การประเมนความเสยงเสถยรภาพอากาศ (Stability Assessment) 23 2.3.1 Convective Available Potential Energy (CAPE) 23 2.3.2 Convective Inhibition (CIN) 25 2.3.3 Lifted Index (LI) 26

สารบญ (ตอ)

เรอง หนา 2.3.4 Showalter Stability Index (SSI) 27 2.3.5 K Index (KI) 29 2.3.6 Total Totals Index (TT) 30 2.3.7 SWEAT Index (SWEAT) 31 2.4 Shear Assessment 32 2.4.1 Bulk Richardson Number (BRN) 32 2.4.2 Helicity 33 3. การประยกตใชในการพยากรณอากาศ (Forecast Applications) 34 3.1 การยกตวจากการพาดวยความรอน (Convection) 34 3.1.1 พายฝนฟาคะนองจากมวลอากาศ (Air Mass Thunderstorm) 34 3.1.2 ฝนฟาคะนองรนแรง (Severe Thunderstorms) 35 4. เอกสารอางอง 5. ภาพประกอบกจกรรมแลกเปลยนเรยนร

1

สรปการจดการความร(KM) เรอง “แผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ (Skew-T/log-P Diagram)”

จากการจดการความร(KM) ของ สพ. สามารถสรปเรอง “แผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ (Skew-T/log-P)” ไดดงน

แผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ (Skew-T/log-P) คอ แผนภมทเขยนขอมลการตรวจวดขอมลลมในแนวด ง (ลมชนบน) โดยวธการหย งอากาศ (Sounding) เ พอแสดงอณหภม (Temperature), ความชน (Moisture), ความเรวลม (Wind speed) และทศทางลม (Wind direction) สวนมากใชส าหรบทราบถงเสถยรภาพของของบรรยากาศ โดยมวธการไดมาซงขอมล เชน เครองวทยหยงอากาศ (Radiosonde), การตรวจลมชนบน (Pilot Balloon Observation, PIBAL), อากาศยาน (Aircraft), การพยากรณเชงตวเลข (Numerical Weather Prediction) และการหยงอากาศดวยดาวเทยม (Satellite Sounder)

เนองจากในบรรยากาศความกดอากาศจะลดลงตามรปแบบลอการทม (Logarithmically) เมอความสงเพมขน แผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ (Skew-T/log-P) จงประกอบไปดวยเสนคาคงทของความกดอากาศ หรอเรยกวา เสนความกดอากาศเทา (Isobar) เปนเสนตรงในแนวราบ และมระยะหางของคาความกดอากาศลดลงตามรปแบบลอการทม และเสนเอยงทมระยะหางคงทของคาอณหภมหรอ เรยกวา เสนอณหภมเทา (Isotherm) ดงนนจงเรยกแผนภมนวา แผนภม Skew-T/log-P หรอในบางครงเรยกวา แผนภม Skew-T 1. สวนประกอบในแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ 1.1 เสนความกดอากาศเทา (Isobar) คอ เสนทบทวางตวในแนวราบ โดยมระยะหางของคาความกดอากาศลดลงตามรปแบบลอการทม โดยเรมตนทคาความกดอากาศ 1050 เฮกโตปาสคาล (hPa) และมคาลดลงไปจนมคาความกดอากาศ 100 เฮกโตปาสคาล ซงแตละเสนมระยะหางของคาความกดอากาศเทากบ 50 เฮกโตปาสคาล ดงรปท 1 1.2 เสนอณหภมเทา (Isotherm) คอ เสนทบทเฉยงจากทางดานซายลางขนไปทางดานขวาบน โดยท ามม 45 องศา กบแนวราบ แสดงถงคาอณหภมคงทโดยแตละเสนจะมความหางกน 10 องศาเซลเซยส (°C) โดยเรมตนจากทางซายท – 40 องศาเซลเซยส ถง + 40 องศาเซลเซยส ดงรปท 2 1.3 เสนอะดบาตกแบบแหง (Dry Adiabatic) คอ เสนโคงทมแนวเอยงจากทางขวาในตอนลางไปยงดานซายในตอนบน เสนนแสดงอตราการเปลยนแปลงของอณหภมในอากาศแหงจานวนหนง เมอลอยตวขนหรอจมตวลงตามอตราอะเดยบาตก (Adiabatic Lapse Rate) ซงไมมการสญเสยหรอเพมความรอนขนในอากาศกอนนน เสนนจะมเลขก ากบทกๆ 10 องศาเซลเซยส ตรงจดตดกบเสนความกดอากาศเทาท 1000 เฮกโตปาสคาลและตอนบนของแผนภม (เสน 100 เฮกโตปาสคาล) ดงรปท 3

2

รปท 1 แสดงเสนความกดอากาศเทา (Isobar) ในแผนภมแบบสกวท/ลอการทมพ

รปท 2 แสดงเสนอณหภมเทา (Isotherm) ในแผนภมแบบสกวท/ลอการทมพ

3

รปท 3 แสดงเสนอะเดยบาตกแบบแหง (Dry adiabatic) ในแผนภมแบบสกวท/ลอการทมพ 1.4 เสนอะเดยบาตกอมตว (Saturation Adiabatic) หรอ เสนอะเดยบาตกชน (Moist Adiabatic) คอ เสนโคงทบซงมแนวเอยงจากดานขวามอตอนลางไปทางดานซายมอตอนบน เปนเสนทแสดงถงสภาวะอากาศอมตวทลอยตวขนหรอจมตวลงตามแนวน และเปนเสนทแทนอตราการเปลยนแปลงอณหภมภายในอากาศอมตวกอนหนง ซงลอยตวขนไปดวยอตรา Pseudo Adiabatic (Pseudo Adiabatic คอ จ านวนไอน าทควบแนนอยแลว ถกสมมตวาไมมอยในอากาศกอนนนขณะทยกตวขน) เสนอเดยบาตกอมตวจะมเลขก ากบบอกคาเปนองศาเซลเซยส โดยแตละเสนหางกน 10 องศาเซลเซยส ซงเปนคาอณหภมทจดตดบนเสนความกดอากาศเทา 1000 เฮกโตปาสคาล โดยใชคาเดยวกนกบคา (เสนอเดยแบตอมจะขนานกบเสนอเดยแบตแหงในชวงแรกทคาความชน, อณหภม และความกดอากาศมคานอยๆ) 1.5 เสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) หรอเสนอตราสวนผสมความชน (Humidity Mixing Ratio) คอ เสนประทมแนวเอยงจากตอนลางดานซายไปยงดานบนตอนขวา มตวเลขก ากบอยดานลางเรมตงแตดานซายสด 0.1 ไปจนถงดานขวาสด 40.0 โดยมหนายเปนกรมตอกโลกรม (g/Kg) เสนนจะแสดงถง คาคงทของปรมาณไอน าในหนวยกรมทใชส าหรบการควบแนนของอากาศแหง 1 กโลกรมทความชนและอณหภมนนๆ

4

รปท 4 แสดงเสนอะเดยบาตกแบบอมตว (Saturation adiabatic) หรอเสนอะเดยบาตกแบบชน (Moist adiabatic) ในแผนภมแบบสกวท/ลอการทมพ

รปท 5 แสดงเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) ในแผนภมแบบสกวท/ลอการทมพ

5

เมอท าการรวมเสนความกดเทา, เสนอณหภมเทา, เสนอเดยแบตแบบแหง, เสนอเดยแบตแบบอมตว และเสนอตราสวนผสมอมตว จะไดแผนภม Skew-T

รปท 6 แสดงแผนภมแบบสกวท/ลอการทมพ และเมอท าการเขยนขอมลจากการตรวจวดลงไปยงแผนภม Skew-T/Log P โดยเสนสเขยว คอ คาอณหภมจดน าคาง (Dew point Temperature) และเสนสแดง คอ คาอณหภมอากาศ (Air Temperature) และดานขวาของแผนภมจะแสดงทศทางและความเรวลม ในแตละระดบความสง ตามระดบคาความกดอากาศ

รปท 7 แสดงสวนประกอบแผนภมแบบสกวท/ลอการทมพภายหลงท าการเขยนขอมลจากการตรวจวด

6

ตวอยาง การอานคาความกดอากาศ, คาอณหภมจดน าคาง, คาอ ณหภมอากาศ

รปท 8 แสดงคาความกดอากาศ, คาอณหภมจดน าคาง และคาอณหภมอากาศ จากแผนภมแบบสกวท/ลอการทมพ

จากรป สามารถอานคาทระดบเรมการตรวจวดไดดงน คาความกอากาศ (Pressure) มคาเทากบ 925 เฮกโตปาสคา อณหภมจดน าคาง (Dew Point Temperature) มคาเทากบ -8 องศาเซลเซยส อณหภมอากาศ (Air Temperature) มคาเทากบ 7 องศาเซลเซยส 1.6 โฮโดกราฟ (Hodograph) คอ แผนภมทแสดงทศทางและความเรวลมในเชงเวกเตอร เ พอศกษาการเกดลมเฉอนในแนวตง (Vertical Wind Shear) ทเกดจากการเปลยนของทศทางและความเรวในแตละระดบความสง โดยความยาวของลกศร หรอระยะหางจากจดก าเนด จะแสดงถงความเรวลม และมจดก ากบไวบรเวณจดปลายของลกศร และแตละจดจะลากเสนเชอมโยงกน โดยความโคงของโฮ โดกราฟจะแสดงลกษณะของพายฝนฟาคะนองได ตวอยาง การเขยนโฮโดกราฟจากขอมลการตรวจวดดงแสดงในตาราง

Height (MSL) Direction Speed (kt)

250 m (SFC) 160 10

500 m 180 20

1000 m 200 35

1500 m 260 50

2000 m 280 75

P (pressure) = 925 hPa

Td (dewpoint) = -8 ⁰C

T (temperaure) = 7 ⁰C

7

1.6.1 ลมทระดบผวพน (250 เมตร) มทศทางลม 160 องศา ความเรวลม 10 นอต

รปท 9 แสดงการเขยนขอมลทศทางและความเรวลมทระดบผวพน 1.6.2 ลมทระดบความสง 500 เมตร มทศทางลม 180 องศา ความเรวลม 20 นอต

รปท 10 แสดงการเขยนขอมลทศทางและความเรวลมทระดบความสง 500 เมตร 1.6.3 ลมทระดบความสง 1000 เมตร มทศทางลม 200 องศ ความเรวลม 30 นอต

รปท 11 แสดงการเขยนขอมลทศทางและความเรวลมทระดบความสง 1000 เมตร

160°

200°

8

1.6.4 ลมทระดบความสง 1500 เมตร มทศทางลม 260 องศ ความเรวลม 50 นอต

รปท 12 แสดงการเขยนขอมลทศทางและความเรวลมทระดบ 1000 เมตร 1.6.5 ลมทระดบความสง 2000 เมตร มทศทางลม 280 องศ ความเรวลม 75 นอต

รปท 13 แสดงการเขยนขอมลทศทางและความเรวลมทระดบ 2000 เมตร

250°

275°

9

1.6.6 น าจดยอดของแตละลกศรแสดงความเรวลมมาเขยนในแผนภม

รปท 14 แสดงการเขยนขอมลจดยอดซงแทนขนาดของความเรวลมและทศทางลมในแตละระดบความสง 1.6.7 ลากเสนเชอมจดยอดของแตละลกศรแสดงความเรวลมทน ามาเขยนในแผนภม

รปท 15 แสดงแผนภมโฮโกราฟ

5

4

3

2 1

2000 m

1500 m

1000 m

500 m SFC

10

1.6.8 ค าอธบายอนๆ ในแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ

รปท 16 แสดงสวนประกอบ และค าอธบายอนๆ ในแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ (1) หมายเลข 1 แสดงหมายเลขสถานตรวจอากาศขององคการอตนยมวทยาโลก (World Meteorological Organization) (2) หมายเลข 2 แสดงคาพารามเตอรทเปนผลการค านวณจากแผนภม เทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ (3) หมายเลข 3 แสดงวนเวลาของเสนกราฟทไดจากการพลอต (อาจมการน าเสนกราฟผลการตรวจวดในชวงเวลาของการตรวจวดทผานมา เปรยบเทยบกบผลการตรวจวดปจจบน) 2. พารามเตอรจากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ขอมลทตรวจวดได และถกเขยนลงบนแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ประกอบดวยอณหภมอากาศ (Temperature (T)), อณหภมจดน าคาง (Dew point Temperature(Td)), ความเรวลม (Wind speed) และทศทางลม (Wind direction) ส าหรบขอมลทางอตนยมวทยาทแสดงถง คาความชนในบรรยากาศ (Atmospheric Moisture) และคณสมบตทางอณหพลศาสตรตางๆ เชน ความชน (Humidity), เสถยรภาพของบรรยากาศ (Atmospheric Stability) และคณลกษณะทางดานอณหภมอนๆ (Temperature Characteristic) จะแสดงผลจากการค านวณโดยคอมพวเตอรในรปแบบบขอมลเชงปรมาณ

1 2

3

11

(Quantity) หรอพารามเตอร (Parameter) โดยพารามเตอรทเปนผลจากการค านวณสามารถจดหมวดหมของพารามเตอรออกเปนกลมไดน 2.1 ความชน (Humidity) 2.1.1 อตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio (WS)) คอ อตราสวนของมวลของไอน าในอากาศ (Mass of Water vapor (Mv)) กบมวลของอากาศแหง (Mass of Dry air) ในขณะทอากาศอยในสภาวะอมตว (Saturation) หรอจ านวนของไอน าสงสดทอยในอากาศโดยทไมเกดการกลนตวเปนหยดน า (Condensation) มหนวยเปน กรมตอกโลกรม (g/kg) สามารถเขยนเปนความสมพนธไดดงน

vs

d

M W  

M ... (1)

การหาคาอตราสวนผสมอมตว จากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท 17 โดยมขนตอนดงน (1) หาจดตดของเสนอณหภมและเสนความกดอากาศทระดบ 850 เฮกโตปาสคาล (จดสแดงอณหภมเทากบ 5 องศาเซลเซยส ทระดบ 850 เฮกโตปาสคาล) (2) ลากเสนขนานเสนอตราสวนผสมอมตว (เสนประสมวง) ลงมาตดกบเสนความกดอากาศ 1000 เฮกโตปาสคาล (3) อานคาอตราสวนผสมอมตวเทากบ 6.5 กรมตอกโลกรม

รปท 17 แสดงการหาคาอตราสวนผสมอมตว (WS) จากจากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ

1

3

2

12

2.1.2 อตราสวนผสม (Mixing Ratio (w)) คอ อตราสวนของไอน าในอากาศ (Mass of Water vapor (Mv)) ตอมวลของอากาศแหง (Mass of Dry air (Md)) มหนวยเปน กรมตอกโลกรม (g/kg) สามารถเขยนเปนความสมพนธไดดงน

v

d

Mw  

M ... (2)

การหาคาอตราสวนผสม จากจากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท 18 โดยมขนตอนดงน (1) หาจดตดของเสนอณหภมจดน าคางและเสนความกดทระดบ 850 เฮกโตปาสคาล (จดสเขยวอณหภมเทากบ -6 องศาเซลเซยส ทระดบ 850 เฮกโตปาสคาล) (2) ลากเสนขนานเสนอตราสวนผสมอมตว (เสนประสมวง) ลงมาตดกบเสนความกดอากาศ 1000 เฮกโตปาสคาล (3) อานคาอตราสวนผสมเทากบ 3 กรมตอกโลกรม

รปท 18 แสดงการหาคาอตราสวนผสมทระดบความกดอากาศ 850 เฮกโตปาสคาล

คาอตราสวนผสมมความแตกตางจากคาอตราสวนผสมอมตวเพราะคาอตราสวนผสมจะแสดงถงปรมาณไอน าทมอยจรงในอากาศในขณะทคาอตราสวนผสมอมตวแสดงถงความเปนไปไดของปรมาณไอน าสงสดทอาจจะมอยไดในขณะอากาศอมตว

2

3

1

13

หมายเหต : นยมใชคาความชนเฉพาะ (Specific Humidity (q)) เพราะเปนคาจากการค านวณทมความแมนย ามากกวา โดยหาไดจากอตราสวนมวลของไอน าในอากาศ (Mv) กบมวลของอากาซชอ (Mass of Moist air (Mv + Md)) สามารถเขยนเปนความสมพนธไดดงน

v

v d

Mq  

M ( M )

... (3)

2.1.3 ความชนสมพทธ (Relative Humidity (RH)) คอ อตราสวนของปรมาณไอน าทมอยในอากาศตอปรมาณ ไอน าในสภาวะอมตว หรอรอยละของอตราสวนระหวางคาอตราสวนผสม (w) ตออตราสวนผสมอมตว (ws) สามารถเขยนเปนความสมพนธไดดงน

s

wRH 100

w

... (4)

การหาคาความชนสมพทธจากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ทระดบความกดอากาศ 850 เฮกโตปาสคาล ดงรปท 19 สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) ท าการหาคาอตราสวนผสมอมตว โดยหาจดตดของเสนอณหภมและเสนความกดอากาศทระดบ 850 เฮกโตปาสคาล (จดสแดงอณหภมเทากบ 5 องศาเซลเซยส ทระดบ 850 เฮกโตปาสคาล) (2) ลากเสนขนานเสนอตราสวนผสมอมตว (เสนประสมวง) ลงมาตดกบเสนความกดอากาศ 1000 เฮกโตปาสคาล (3) อานคาอตราสวนผสมอมตวมคาเทากบ 6.5 กรมตอกโลกรม (4) ท าการหาคาอตราสวนผสมหาจดตดของเสนอณหภมจดน าคางและเสนความกดทระดบ 850 เฮกโตปาสคาล (จดสเขยวอณหภมเทากบ -6 องศาเซลเซยส ทระดบ 850 เฮกโตปาสคาล) (5) ลากเสนขนานเสนอตราสวนผสมอมตว (เสนประสมวง) ลงมาตดกบเสนความกดอากาศ 1000 เฮกโตปาสคาล (6) อานคาอตราสวนผสมมคาเทากบ 3 กรมตอกโลกรม (7) ค านวณคาความชนสมพทธโดยใชสมการท (4) มคาเทากบ 46 เปอรเซน (%)

14

รปท 19 แสดงการหาคาอตราความชนสมพทธทระดบความกดอากาศ 850 เฮกโตปาสคาล 2.2 อณหภมและพารามเตอรเชงระดบตางๆ (Temperature & Levels parameter) 2.2.1 Lifting Condensation Level (LCL) คอ ระดบความสงทมวลอากาศยกตวขนไปตามแนวเสนอะเดยแบตกแบบแหง (Dry adiabatic) จนถงจดทมวลอากาศอมตว (Saturated) ซงถอไดวาเปนระดบความสงทเรมกอตวของเมฆ หรอระดบความสงของฐานเมฆ (Cloud base)

การหาระดบ Lifting Condensation Level (LCL) จากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท 23 สามารถหาไดตามขนตอนดงน

(1) ลากเสนขนไปจากจดอณหภมน าคาง (Td) ทระดบผวพน (Surface) ขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio)

(2) ลากเสนขนไปจากจดอณหภม (T) ทระดบผวพน (Surface) ขนานตามแนวเสนอะเดยแบตกแบบแหง (Dry adiabatic) จนไปตดกบเสนทลากขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio)

(3) ลากเสนขนานตามแนวเสนความกดอากาศเทา (Isobar) ผานจดตดแลวอานคาความกดอากาศ โดยระดบความกดทอานได คอ Lifting Condensation Level (LCL)

1

2

3

4

5

6

7

15

รปท 20 แสดงการหา Lifting Condensation Level (LCL)

2.2.2 อณหภมตมเปยก (Wet-Bulb Temperature (Tw)) คอ อณหภมทต าทสด ซงมวลอากาศ ณ ความกดอากาศคงทเยนตวลงไดดวยการระเหยของไอน า โดยจะมคาอยระหวางคาอณหภมจดน าคาง (Td) กบอณหภมอากาศ (T) ยกเวนในกรณทอากาศอยในสภาวะอมตวซงคาอณหภมจดน าคาง (Td) กบอณหภมอากาศ (T) และอณหภมตมเปยก (Tw) จะมคาเทากน อณหภมตมเปยก (Tw) จะน ามาใชส าหรบการพยากรณอณหภมผวพน (Surface Temperature) ในสภาวะทเรมมฝน

รปท 21 แสดงการหาคาอณหภมตมเปยก

1 2

3

1 2

3

4

16

การหาคาอณหภมตมเปยกจากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ทระดบความกดอากาศ 850 เฮกโตปาสคาล ดงรปท 24 สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) ทเสนระดบความกดอากาศทก าหนด (850 เฮกโตปาสคาล) ลากเสนขนไปจากจดอณหภมน าคาง (Td) มคาเทากบ 0 องศาเซลเซยส ขนไปขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) (เสนประสมวง) (2) ทเสนระดบความกดอากาศทก าหนด (850 เฮกโตปาสคาล) ลากเสนขนไปจากจดอณหภม (T) มคาเทากบ 20 องศาเซลเซยส ขนไปขนานตามแนวเสนอะเดยแบตกแบบแหง (Dry adiabatic) (เสนสเขยว) จนไปตดกบเสนทลากขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) (3) ลากเสนขนานลงมาขนานตามแนวเสนอะเดยแบตกแบบเปยก (Saturation adiabatic) จนไปถงเสนระดบความกดอากาศทก าหนด (850 เฮกโตปาสคาล) (4) ลากเสนขนานตามแนวเสนอณหภมเทา (Isotherm) แลวอานคาอณหภม มคาเทากบ 10 องศาเซลเซยส ความกดอากาศเทา (Isobar) ผานจดตดแลวอานคาความกดอากาศ 2.2.3 Convective Condensation Level (CCL) คอ ความสงซงมวลอากาศยกตวขนเมอไดรบความรอนจากพนผว ซงมวลอากาศจะยกตวจนเขาสสภาววะอมตว โดยทวไปถอไดวาเปนความสงเมฆทกอตวในทางตง (Cumuliform Cloud) ทเกดจากการยกตวดวยความรอน (Thermal convection) ซงมไดรบพลงงานความรอนจากพนผวจากการแผรงสของดวงอาทตย (Radiation)

รปท 22 แสดงการหาความสงของ Convective Condensation Level (CCL)

1

2

17

การหา Convective Condensation Level จากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) ลากเสนขนไปจากจดอณหภมน าคาง (Td) ทเสนระดบความกดอากาศทผวพน (1000 เฮกโตปาสคาล) ขนไปขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) (เสนประสมวง) จนไปตดกบเสนอณหภม (เสนสแดง) (2) ลากเสนขนานตามแนวเสนความกดอากาศ ณ จดตด แลวอานคาความกดอากาศ มคาเทากบ 750 เฮกโตปาสคาล ซงความกดอากาศน คอ Convective Condensation Level (CCL) 2.2.4 Convective Temperature (Tc) คอ คาอณหภมผวพนทจะท าใหเรมเกดการยกตวของเมฆกอตวในทางตง (Convection cloud) ซงไดรพลงงานจากการแผรงสของดวงอาทตยลงไปยงบรเวณใกลพนผว (near - surface layer)

รปท 23 แสดงการหา Convective Temperature (Tc) การหา Convective Temperature จากแผนภม เทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท 26 สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) ลากเสนขนไปจากจดอณหภมน าคาง (Td) ทเสนระดบความกดอากาศทผวพน (1000 เฮกโตปาสคาล) ขนไปขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) (เสนประสมวง) จนไปตดกบเสนอณหภม (เสนสแดง) (2) ลากเสนขนานลงตามแนวเสนอะเดยแบตคแบบแหง (Dry adiabatic) จาก ณ จดตด จนไปตดเสนความกดอากาศทระดบผวพน (1000 เฮกโตปาสคาล) (3) ลากเสนขนานตามแนวเสนอณหภมเทาผานจดตดเสนความกดอากาศผวพน (จากขอ 2) แลวอานคาอณหภม มคาเทากบ 20 องศาเซลเซยส ซงอณหภมน คอ Convective Temperature (Tc)

3

1 2

18

2.2.5 Freezing Level คอ ระดบความสงทต าทสดจากการตรวจวดโดยการหยงอากาศ (Sounding) ซ ง เปนระดบทมการรายงานอณหภม 0 องศาเซลเซยส (ถา อณหภมผว พน (Surface Temperature) ต ากวาจดเยอกแขง (0 องศาเซลเซยส) ใหถอวาทระดบพนผวเปน Freezing Level) การหา Freezing Level จากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท 27 สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) ลากเสนขนไปจากจดอณหภม 0 องศาเซลเซยส ทเสนระดบความกดอากาศทผวพน (1000 เฮกโตปาสคาล) ขนไปขนานตามแนวเสนอณหภมเทา (เสนสด า) จนไปตดกบเสนอณหภม (เสนสแดง) (2) ณ จดตด (จากขอ 1) ลากเสนขนานลงตามแนวเสนความกดอากาศเทาผานจดตด แลวอานคาความกดอากาศ มคาเทากบ 585 เฮกโตปาสคาล ซงความกดอากาศน คอ Freezing Level

รปท 24 แสดงการหา Freezing Level

2.2.6 Level of Free Convection (LFC) คอ ความสงของมวลอากาศทลอยตวขนไป แลวมอณหภมสงกวาอณหภมโดยรอบมวลอากาศนนจะท าใหมวลอากาศลอยตวขนไปไดอก โดยมวลอากาศจะลอยขนตามกระบวนการอะเดยบาตคแบบแหง (Dry adiabatic) จนมวลอากาศเขาสสภาวะอมตว (Saturated) (ท Lifting Condensation Level (LCL)) แลวจงเขาสกระบวนการอะเดยบาตคแบบเปยก (Moist adiabatic) ตอไป การหา Level of Free Convection จากแผนภมเทอรโมไดนามคส แบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท 28 สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) ลากเสนขนไปจากจดอณหภมน าคาง (Td) มคาเทากบ 0 องศาเซลเซยส ทระดบผวพน (Surface) ขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) (2) ลากเสนขนไปจากจดอณหภม (T) มคาเทากบ 9 องศาเซลเซยส ทระดบผวพน (Surface) ขนานตามแนวเสนอะเดยแบตกแบบแหง (Dry adiabatic) จนไปตดกบเสนทลากขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio)

1

2

19

(3) ลากเสนขนานตามแนวเสนความกดอากาศเทา (Isobar) ผานจดตดแลวอานคาความกดอากาศ มคาเทากบ 870 เฮกโตปาสคาล เพอหา Lifting Condensation Level (LCL) (4) จากจดตด (ขอ 2) ลากเสนขนไปตามแนวเสนอะเดยบาตคแบบอมตว (Saturation adiabatic) จนไปตดกบเสนอณหภม (เสนสแดง) (5) จากจดตดลากเสนขนานตามแนวเสนความกดอากาศเทา อานคาความกดอากาศ มคาเทากบ 675 เฮกโตปาสคาล ซงความกดอากาศน คอ Level of Free Convection (LFC)

รปท 25 แสดงการหา Level of Free Convection (LFC) 2.2.7 โทรโพพอส (Tropopause) คอ ขอบเขตระหวางจดสนสดของบรรยากาศชนโทรโพสเฟยร (Troposphere) กบชนตราโตสเฟยร (Stratosphere) โดยทวแลวสามารถพบไดเมอมอตราการเปลยนแปลงอณหภมตามความสง (Lapse rate) จากสภาวะอากาศทมเสถยรภาพนอย (บรเวณทมวลอากาศมอณหภมสงกวาอากาศโดยรอบ) บรเวณชนโทรโพสเฟยรกลายเปนมสเถยรภาพสง (บรเวณทมวลอากาศมอณหภมต ากวาอากาศโดยรอบ) เมออยบรเวณชนสตราโตสเฟยร ซงจากปกตมอตราการเปลยนแปลงอณหภมของมวลอากาศจะมอณหภมลดลงเมอมวลอากาศเคลอนทสงขนในบรเวณชนโทรโพสเฟยรกลายเปนมอณหภมสงขนเมอมวลอากาศเคลอนทสงขนในบรเวณชนสตราโตสเฟยร หรอเรยกวาบรเวณดงกลาววา อณหภมหกกลบ (Inversion) และยงพบอกวาโดยทวไปบรเวณชนโทรโพพอสจะเปนบรเวณทมความเรวสงทสด (Maximum wind speed) และยงเปนชนทส าคญในการรายงานการหยงอากาศอกดวย พบวามความสงอยระหวาง 10 กโลเมตร บรเวณขวโลก (Polar region) ถงประมาณ 20 กโลเมตร บรเวณเขตอากาศอบอน (Tropical)

1 2

3 4

5

20

การหาชนโทรโพพอสจากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) จากเสนกราฟอณหภม (เสนสแดง) หาบรเวณทเกดอณหภมหกกลบ คอ บรเวณทอณหภมเพมขนตามความสง (2) ลากเสนจากบรเวณอณหภมหกกลบขนานกบเสนความกดอากาศเทา อานคาความกดอากาศมคาเทากบ 250 เฮกโตปาสคาล และความเรวลมมคาเทากบ 100 นอต (Knot) ซงเปนความเรวลมสงสดจากผลการตรวจวด

รปท 26 แสดงการหาชนโทรโพพอส 2.2.8 Equilibrium Level (EL) คอ ความสงทอณหภมของมวลอากาศทยกตวขนมคาเทากบอณหภมของสงแวดลอม ซงอาจจะเกดจากการยกตวอยางของมวลอากาศบรเวณผวพน (Lifted surface parcel) หรอการยกตวดวยความรอนเมอมวลอากาศไดรบความรอนบรเวณพนผว (Heat surface parcel) การหา Equilibrium Level ของการยกตวอยางของมวลอากาศบรเวณผวพนจากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) ลากเสนขนไปจากจดอณหภมน าคาง (Td) ทระดบผวพน (Surface) ขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) (2) ลากเสนขนไปจากจดอณหภม (T) ทระดบผวพน (Surface) ขนานตามแนวเสนอะเดยแบตกแบบแหง (Dry adiabatic) จนไปตดกบเสนทลากขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio)

1 2

21

(3) ลากเสนขนานตามแนวเสนความกดอากาศเทา ( Isobar) ผานจดตดแลวอานคาความกดอากาศ โดยระดบความกดทอานได คอ Lifting Condensation Level (LCL) (4) ลากเสนจาก Lifting Condensation Level ตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตวขนจนพบ Level free Convection แลวลากตอไปจนตดกบเสนอณหภม (5) จากจดตด (จากขอ 4) ลากเสนขนานตามแนวเสนความกดอากาศเทา อานคาความกดอากาศ มคาเทากบ 190 เฮกโตปาสคาล ระดบดงกลาวน คอ Equilibrium Level

รปท 27 แสดงการหา Equilibrium Level การยกตวอยางของมวลอากาศบรเวณผวพน การหา Equilibrium Level ของการยกตวดวยความรอนเมอมวลอากาศไดรบความรอนบรเวณพนผว จากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท สามารถหาไดดงน (1) ลากเสนขนไปจากจดอณหภมน าคาง (Td) ทเสนระดบความกดอากาศทผวพน (1000 เฮกโตปาสคาล) ขนไปขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตว (Saturation Mixing Ratio) (เสนประสมวง) จนไปตดกบเสนอณหภม (เสนสแดง) (2) ลากเสนขนานตามแนวเสนความกดอากาศ ณ จดตด แลวอานคาความกดอากาศ มคาเทากบ 700 เฮกโตปาสคาล ซงความกดอากาศน คอ Convective Condensation Level (CCL) (3) ลากเสนจาก Lifting Condensation Level ตามแนวเสนอตราสวนผสมอมตวขนจนพบ Level free Convection แลวลากตอไปจนตดกบเสนอณหภม (4) จากจดตด (จากขอ 3) ลากเสนขนานตามแนวเสนความกดอากาศเทา อานคาความกดอากาศ มคาเทากบ 170 เฮกโตปาสคาล ระดบดงกลาวน คอ Equilibrium Level

1 2

3

4

5

22

รปท 28 แสดงการหา Equilibrium Level การยกตวดวยความรอน เมอมวลอากาศไดรบความรอนบรเวณพนผว

2.2.9 Maximum Parcel Level (MPL) คอ ระดบความสงสดของมวลอากาศทยกตวขนมาผานจด Equilibrium level แลวสญเสยความเรงจากการยกตว แตยงคงมแรงผลกขนจากอทธพลของความเฉอยท าใหยงมการลอยตวสงขนจาก Equilibrium level ไดอก ในทางปฏบต Maximum Parcel Level จะเปนระดบคาดการณความสงของเมฆพายฝนฟาคะนอง (Thunderstorm Cloud) ทไดจากการตรวจวดสภาพพอากาศดวยการหยงอากาศ (Sounding) การหา Maximum Parcel Level จะหาไดจากการค านวณหาพนทของกราฟทสงจาก Equilibrium level โดยพนทของกราฟจะมคาเทากบคา Convective Available Potential Energy (CAPE) แลวลากเสนขนานกบเสนความกดอากาศเทาเพอหาระดบความกดอากาศ (โดยปกต Maximum Parcel Level จะถกค านวณออกมาโดยอตโนมตโดยคอมพวเตอร)

1

2 3

4

23

รปท 29 แสดงการหา Maximum Parcel Level 2.3 การประเมนความเสยงเสถยรภาพอากาศ (Stability Assessment) 2.3.1 Convective Available Potential Energy (CAPE) คอ พลงงานลอยตว (Bouyant Energy) ส าหรบการเรงการลอยตวขนของมวลอากาศ มหนวยเปน จลตอกโลกรม (J/kg) หาไดจากพนทของกราฟทปดลอมโดยเสนอณหภม (T) และเสนอะเดยบาตคแบบอมตว โดยเรมตนจาก Level Free Convection (LFC) ขนไปจนสนสดท Equilibrium Level (EL) ดงรปท 33 ซงถาพนเชงบวก (Positive area) ทมมากแสดงถงคา Convective Available Potential Energy มมากดวย, ความไมมเสถยรภาพของการกาศกมากดวยเชนกน น าไปการยกตวของมวลอากาศอยางรนแรง (Severe Convection) และคา Convective Available Potential Energy ยงมความสมพนธกบความเรวในการยกตว มหนวยเปน เมตรตอวนาท (m/s) อกดวย สามารถเขยนความสมพนธได ดงน

maxW 2 (CAPE) ... (6)

24

ตารางแสดงความสมพนธคา Convective Available Potential Energy กบเสถยรภาพของบรรยากาศ (Atmospheric stability)

CAPE Value Stability 0 Stable

0-1000 Marginally Unstable 1000-2500 Moderately Unstable 2500-3500 Very Unstable

3500 or greater Extremely Unstable โดยปกต CAPE จะถกค านวณโดยอตโนมตและแสดงในแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ

รปท 30 แสดงการหา Convective Available Potential Energy

25

ขอด (1) เปนตวบงชทในดานการแสดงถงกระบวนการพาความรอนแบบลก (Deep Convection) และความรนแรงของการพาความรอน (Convection intensity) (2) เปนตวบงชทใชการประยกตขนสงจากผลการตรวจวดดวยการหยงอากาศ (Sounding) ซงแตกตางตวบงชอน เชน Lifted Index ซงใชขอมลเพยงไมกระดบ ขอดอย (1) การค านวณมความละเอยดออนสง ถาคาเฉลยอตราการผสม (Mixing ratio) ในระดบต าทสดท 500 เมตร มคาเพมขนเพยง 1 กรมตอกโลกรม จะสงผลใหคา CAPE เพมขนถง 20% (2) การค านวณขนอยกบทฤษฎของมวลอากาศ ไมไดรวมปจจยอยางอน เชน กระบวนการผสม (Mixing), การรบน า (Water loading) และการเยอกแขง (Freezing) เขาไปดวย (3) การค านวณบรเวณฐานของชนพนผว (Surface layer base) จะมคาศกยประเมนทต าในสถานการณทมการเกดกระบวนการพาความรอนทเกดจากแนวปะทะอากาศ (Elevated Convection) (4) การค านวณคา CAPE ไมไดรวมปจจยของลมเฉอน (Wind shear) จะมคาศกยประเมนทต าในการพาความรอนทรนแรง (Severe Convection) ในกรณทมการเกดลมเฉอนทรนแรงเกดขน 2.3.2 Convective Inhibition (CIN) คอ พลงงานทจ าเปนในการยกตวของอนภาคเพอไปถง Level Free Convection โดยหาไดจากพนททปดลอมดวยเสนอณหภม (T) และเสนอณหภมของมวลอากาศจากระดบเรมตนเรมตน เชน Lifting Condensation Level (LCL) หรอ Convective Condensation Level (CCL) ดงรปท 34 พนทเชงลบ (Negative arear) มมากแสดงถงมคา CIN มากดวย สงผลใหมโอกาสในการเกดพายจากการพาความรอน (Convective storm) มนอย โดยทวไป CIN พนทบรเวณทมเสถยรภาพของอากาศ (Stable) หรอบรเวณทมอณหภมหกกลบ (Inversion) โดยคา CIN เกน 200 จลตอกโลกรม จะเปนปจจยทมนยส าคญในการยบยงไมใหเกดการยกตวของอากาศดวยการพาของความรอน (Convective) ขอยกเวนในกรณทคา CIN มคามากแตยงคงมการกอตวของพายฝนฟาคะนอง อนเนองมาจากปจจยของความชน (Moisture) และ/หรอ พลงงานความรอนทไดรบมากเกนไป (Heating Overcoming) คา CIN นนจะถกค านวณโดยอตโนมตและแสดงในแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ

รปท 31 แสดงการหาคา Convective Inhibition (บรเวณพนทสฟา)

26

2.3.3 Lifted Index (LI) คอ ผลตางของอณหภมจากการตรวจวดการหยงอากาศ ทความกดอากาศระดบ 500 เฮกโตปาสคาล กบอณหภมของมวลอากาศทยกตวขนมาทความกดอากาศระดบ 500 เฮกโตปาสคาล จากบรเวณใกลพนผว ทเรมตนจากคาอณภมเฉลย (T) และอณหภมจดน าคางเฉลย (Td) สามารถเขยนความสมพนธเปนสมการได ดงน

LI T500 T ... (7) คาผลตางท เปนลบ (Negative) มาก แสดงถงความไมมเสถยรภาพของอากาศ (Unstable) มมากดวยเชนกน คา LI ถกน ามาเชอโยงกบการยกตวดวยการพาความรอน (Convective) ดงแสดงในตาราง

LI Value Severe Weather Potential -2 Weak

-3 to -5 Moderate -6 or less Strong

หมายเหต : คา LI ในตารางเหมาะส าหรบใชส าหรบพนท 2 ใน 3 บรเวณทศตะวนออกของประเทศสหรฐอเมรกา ส าหรบพนท เชน ทางตะวนตกของประเทศแคนาดา หรอประเทศสหรฐอเมรกา อาจจะตองมการปรบแกไขคาใหมคาเพมขน (คาลบนอยลง) และไมควรใชเพยงคา LI เปนตวชวดในการประเมนศกยภาพการพาความรอน เชนเดยวกบคา CAPE การหาคา Lifted Index จากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท 35 สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) หาคาเฉลยของอณหภม (T) และอรหภมจดน าคาง (Td) ในระดบต ากวาระดบความกดอากาศ 100 เฮกโตปาสคาล (2) จากคาเฉลยอณหภม (ขอ 1) ลากเสนจากจดอณหภมเฉลย ขนานตามแนวเสนอะเดยบาตคแบบแหง (Dry adiabatic) และลากเสนจากจดอณหภมจดน าคางเฉลย ขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมแบบอมตว (Saturation Mixing ratio) เพอหาระดบ LCL (3) จากระดบ LCL ลากเสนขนานตามแนวเสนอะเดยบาตคแบบเปยก (Moist adiabatic) ไปจนถงระดบ 500 เฮกโนปาสคาล แลวอานคาอณหภมมวลอากาศ (T’) และอานคาอณหภมจากการตรวจวด (T500) ทระดบ 500 เฮกโตปาสคาล (4) น าคาอณหภมมวลอากาศและคาอณหภมทระดบ 500 เฮกโตปาสคาล แทนในสมการท (7) เพอหาคา LI มคาเทากบ -6

27

รปท 32 แสดงการหา Lifted Index 2.3.4 Showalter Stability Index (SSI) คอ ผลตางของอณหภมจากการตรวจวดการหยงอากาศ ทความกดอากาศระดบ 500 เฮกโตปาสคาล กบอณหภมของมวลอากาศทยกตวขน มาทความกดอากาศระดบ 500 เฮกโตปาสคาล จากบรเวณใกลพนผว ทเรมจากจดอณหภม (T) กบจดอณหภมจดน าคาง ทระดบความกดอากาศ 850 เฮกโตปาสคาล อม สามารถเขยนความสมพนธเปนสมการได ดงน

SSI T500 T ... (8) คา Showalter Stability Index ใชเพอตรวจสอบความมเสถยรภาพของสงแวดลอม แตกยงมขอจ ากด ดงน (1) จะแสดงสภาวะอากาศแบบไมมเสถยรภาพ ถาจดสงสดของชนความชนมคาต ากวาระดบความกดอากาศ 850 เฮกโตปาสคาล (2) เหมาะส าหรบใชกบสถานตรวจวดอากาศ ซงทตงของสถานตรวจวดควรมความสงจากระดบน าทะเลไมเกนประมาณ 1000 ฟต (3) คา Showalter Stability Index ไมไดน าผลกระทบจากปจจยลมเฉอน (Wind shear) เขามารวมดวย ซงถอเปนปจจยทมผลตอการเกดพาย หรอพายฝนฟาคะนอง

28

การหาคา Showalter Stability Index จากแผนภมเทอรโมไดนามคสแบบสกวท/ลอการทมพ ดงรปท 36 สามารถหาไดตามขนตอนดงน (1) หาคาของอณหภม (T) และอณหภมจดน าคาง (Td) ในระดบความกดอากาศ 800 เฮกโตปาสคาล (2) จากคาอณหภม (ขอ 1) ทระดบ 800 เฮกโตปาสคาล ลากเสนจากจดอณหภม ขนานตามแนวเสนอะเดยบาตคแบบแหง (Dry adiabatic) และลากเสนจากจดอณหภมจดน าคาง ขนานตามแนวเสนอตราสวนผสมแบบอมตว (Saturation Mixing ratio) เพอหาระดบ LCL (3) จากระดบ LCL ลากเสนขนานตามแนวเสนอะเดยบาตคแบบเปยก (Moist adiabatic) ไปจนถงระดบ 500 เฮกโนปาสคาล แลวอานคาอณหภมมวลอากาศ (T’) และอานคาอณหภมจากการตรวจวด (T500) ทระดบ 500 เฮกโตปาสคาล (4) น าคาอณหภมมวลอากาศและคาอณหภมทระดบ 500 เฮกโตปาสคาล แทนในสมการท (8) เพอหาคา LI มคาเทากบ -2

รปท 33 แสดงการหาคา SSI

29

ตารางแสดงความสมพนธของคา SSI กบเหตการณทอาจจะเกดขน SSI Value Event

+3 to +1 Rain showers,

some thundershowers +1 to -2 Thundershowers -3 to -6 Severe thunderstorms

< -6 Severe thunderstorms,

possible tornadoes 2.3.5 K Index (KI) คอ ดชนท ใชส าหรบคาดการณการยกตวจากการพาความรอน (Convection) และการเกดฝนตกหนก (Heavy rain) การค านวณคา KI ค านงถงการกระจายตวของความชนในทางตงของทงความชน (Moisture) และอณหภม โดยใชการคาอณหภม และอณหภมจดน าคางในระดบความกดอากาศ 850, 700, 500 เฮกโตปาสคาล ซงความชนและความแตกตางในชวงระดบความกดอากาศ 850 – 500 เฮกโตปาสคาลยงเยอะ คา KI กจะสงดวย แสดงถงมศกยภาพของบรรยากาศในการยกตวจากการพาความรอน การหาคา KI สามารถเขยนความสมพนธเปนสมการได ดงน

KI= (T850 - T500) + Td850 - (T700 - Td700) ... (9) จดแขงและขอจ ากด คา KI เปนดชนทมประโยชนส าหรบวเคราะหศกยภาพของบรรยากาศในการยกตวจากการพาความรอน แตไมสามารถใชเพอสรปความรนแรงของการยกตวจากการพาความรอนได เพราะการใชขอมลทระดบความกดอากาศ 850 เฮกโตปาสคาล จะน าไปใชกบสถานตรวจวดอากาศทตงอยบนภเขา หรอทมระดบความกดอากาศต ากวา 850 เฮกโตปาสคาลไมได ตารางแสดงความสมพนธของคา KI กบความนาจะเปนทจะเกดเหตการณ

KI Value Event < 15 0% probability of thunderstorms

15 – 20 20% 21 – 25 20% – 40% 26 – 30 40% – 60% 31 – 35 60% – 80% 36 – 40 80% – 90%

> 40 Near 100%

30

รปท 34 แสดงการหาคา KI 2.3.6 Total Totals Index (TT) คอ ดชนชวดสภาพอากาศทรนแรง (Severe weather) ค านวณโดยใชอณหภม (T) และอณหภมจดน าคาง (Td) ทระดบความกดอากาศ 850 และ 500 เฮกโตปาสคาล โดยสามารถเขยนความสมพนธไดดงสมการ

dTT T850 T 850 2 T500( ) ... (10) คา Total Totals Index เปนดชนสภาพอากาศรนแรงทใชกนอยางแพรหลายซงงายตอการค านวณ อยางไรกตามยงคงมขอจ ากด จากการใชขอมลเพยง 2 ระดบเทานน (850 และ 500 เฮกโตปาสคาล) ดงนนจงไมไดน าปจจยทมผลกระทบดานอนทมระดบต ากวา 850 เฮกโตปาสคาล เขามารวมดวย เชน การเกดชนของอณหภมหกกลบ (Inversion), การเกดชนของอากาศชนหรออากาศแหง (Moist or Dry layer) และเหมอนดงเชนดชนอนๆ ทไมไดรวมเอาปจจยจากการลมเฉแน (Wind shear) เขามาดวย ซงเปนปจจยส าคญในการยกตวดวยการความรอนของสภาพอากาศเลวรายในสภาพแวดลอม (Severe Convection Environment)

TT Value Event 44 Thunderstorms 50 Severe thunderstorms possible

55 or greater Severe thunderstorms likely; possible tornadoes

K index = (18 – (-15)) + 13 - (7 – (-1)) = 38%

31

รปท 35 แสดงการคา Total Totals Index

2.3.7 SWEAT Index (SWEAT) คอ ดชนสภาพอากาศเลวรายซงมการขอมลของลมจากการตรวจวดซงเปนปจจยตอความเปนไปไดทจะท าใหเกดสภาพอากาศเลวราย (Severe weather) โดยตวแปรทน ามาใชในการหา SWEAT Index ประกอบไปดวย อณหภมจดน าคาง (Td) ทระดบความกดอากาศ 850 เฮกโตปาสคาล, ความเรวลมระดบความกดอากาศ 850 (V850) และ 500 เฮกโตปาสคาล (V500) และทศทางลม ทระดบความกดอากาศ 850 (dd850) และ 500 เฮกโตปาสคาล (dd500) และคา Total Totals Index (TT) ซงสามารถเขยนความสมพนธไดดงสมการ

dSWEAT 12 850T 20 TT 49 2 V850 V500

125 sin dd500 dd850 0.2

( )

... (11)

โดยทวไปเงอนไขทน าไปสการมคา SWEAT Index ทสง และแสดงถงคาความนาเปนสงทจะเกดสภาพอากาศเลวรายมดงน อณหภม (T) และความชน (Moisture) ทมคาสงขน, อณหภมทลดต าลงเมอลอยสงขน (Cooler Temperature aloft), ลมเฉอนรนแรงในทางตง (Large Vertical Wind shear) และลมมการเปลยนทศทางตามเขมนาฬกาเมอสระดบสงขน คา SWEAT Index ถอวาเปนดชนขอดในการวเคราะหความสามารถในการยกตวดวยการพาความรอน เพราะมการรวมปจจยตางเขามา เชน ความชนในระดบต า (Low-level Moisture), ความไมมเสถยรภาพของอากาศ (Instability) และลมเฉอนในทางตง (ทงทศทาง และความเรว) แตกถอเปนขอจ ากดทใชขอมลเพยงระดบความกดอากาศ 850 และ 500 เฮกโตปาสคาล ซงไมไดรวมปจจยจากดานอน เชน การเกดอณหภมหกกลบ (Invasion), ชนของอากาศแหง (Dry layer) และอนๆ ทซงแทรกอยระกวางชนตางๆ

TT = (18 + 13) - (2 * (-15)) = 61

32

รปท 36 แสดงการคา SWEAT Index ตารางแสดงความสมพนธระหวางคา SWET Index กบสภาพอากาศเลวรายทอาจจะเกดขน

SWEAT Severe Weather Potential 150-300 Slight severe 300-400 Severe possible

400 or greater Tornadic possible 2.4 Shear Assessment 2.4.1 Bulk Richardson Number (BRN) คอ อตราสวนของการลอยตว (จากการตรวจวดโดยคา CAPE) ซงคา CAPE มความสมพนธโดยตรงตอความรนแรงของการยกตว (Updraft) กบลมเฉอนทางตงในสภาพแวดลอม ซงมความสมพนธในการกอตวของพาย เชน พายแบบหลายเซลล (Multi-cell), พายขนาดใหญ (Supercell) และอนๆ ตวอยางคา Bulk Richardson Number แสดงดงรปท 40 จากรปโดยทวไปแลวถาคา BRN มคาต ากวา 10 จะแสดงถงสภาวะทแรงเฉอน (Shear) มมากกวาแรงลอยตว (Buoyancy) ท าใหการกอตวพายถกท าใหหลดออกโดยแรงเฉอน ยกเวนในกรณทมแรงลอยตวทรนแรง, คาแรงเฉอนสง และสภาพแวดลอมทมคา CAPE ต า การกอตวของพายขนาดใหญ (Supercell) สามารถตรวจพบไดในกรณทคา BRN นอยกวา 10, คา BRN ระหวาง 10 – 35 เปนเหตการณทมความสมดลระหวางแรงเฉอนและแรงลอยตว ซงเหมาะสมส าหรบการกอตวของพายขนาดใหญ (Supercell)

TT = (16 + 13) - (2 * (-11)) = 51

SWT= 12(13) + 20(51 - 49) + 2(40) + (65)

+ 125(sin (240 - 190) + 0.2) = 462.2

33

และคา BRN มากกวา 50 แสดงถงสภาวะแรงลอยตวจะมมากกวาแรงเฉอนท าใหพบการกอตวของพายแบบเซลลเดยว (Single-cell) หรอพายแบบหลายเซลล (Multi-cell) ได การค านวณคา BRN สามารถหาไดจากสมการดงตอไปน

2

CAPE BRN =

(0.5 (u6km - u500m) ) ... (12)

รปท 37 แสดงคา Bulk Richardson Number โดย u6km และ u500m คอ ความเรวลมเฉลยในระดบต ากวา 6000 เมตร และระดบต ากวา 500 เมตร ตามล าดบ 2.4.2 Helicity คอ สภาวะทามการหมนวนของอากาศแบบเกลยว ซงปรมาณทค านวณไดจะแสดงถงการหมนวนของการยกตวของอากาศ (Updraft) ในพาย โดยเปนสดสวนกบความแรงของการไหล, ความรนแรงของลมเฉอนในทางตง (Vertical Wind shear) และลกษณะของการเลยวในการไหล (การหมนวน (Vorticity)) สามารถค านวณจากผลการตรวจวดทศทางและความเรวจากการหยงอากาศในบรเวณสวนลางของชนบรรยากาศ (โดยปกตจะอยหางจากพนผวไมเกน 3 กโลเมตร) และคา Helicity ยงน าไปใชในการวเคราะหสภาพแวดลอมทเหมาะแกการพฒนาของพายฝนฟาคะนอง ซงจะค านวณออกมาในรปของคา Storm Relative Environmental Helicity (SREH) มหนวยเปนตารางเมตรตอวนาทก าลงสอง (m2/s2)

34

ตารางแสดงคา SREH กบความสมพนในการเกดพายฝนฟาคะนอง และชนดของพายฝนฟาคะนอง

SREH Value Event 150-300 Possible supercell 300-400 Supercells favorable

400+ Tornadic possible

3. การประยกตใชในการพยากรณอากาศ (Forecast Applications) 3.1 การยกตวจากการพาดวยความรอน (Convection) 3.1.1 พายฝนฟาคะนองจากมวลอากาศ (Air Mass Thunderstorm) หรอฝนฟาคะนองทเกดจาดเมฆควมโลนมบส (Cumulonimbus Cloud) ทเกดจากการยกตวของมวลอากาศเนองมาจากความรอนในชนขอบ (Boundary layer) ซงพายฝนฟาคะนองจากมวลอากาศสามารถแบงออกไดเปน 3 ขน คอ (1) ขนกอตว (Cumulus stage) มกระแสมวลอากาศยกตว (Updraft) ขนเกดการกอตวของเมฆควมลสรปรางคลายหอคอย (Towering Cumulus) อาจจะมเพยงกอนเดยวๆ หรอหลายกอนรวมกน โดยมวลอากาศจะถกยกตวขนจนไปถง Level of Free Convection (LFC) และจะลอยตวขนอยางอสระตอไป ในขนนอาจจะมหยาดน าฟาเกดขนไดภายในกลมชนเมฆ (Cloud layer) แตไมมหยาดน าฟาเกดบรเวณชนใตฐานเมฆ (Sub-Cloud layer) (2) ขนเจรญเตมท (Mature stage) มลกษณะของทงกระแสอากาศยกตว (Updraft) และกระแสอากาศจมตว (Downdraft) เกดขน มวลอากาศทถกยกตวขนมาจะลอยจากระดบ Level of Free Convection (LFC) จนไปถง Equilibrium Level และยงคงลอยตวขนไปไดอกจนผานบรรยากาศชนโทรโพสเฟยร (Troposphere) แลวมการกอตวของเมฆรปทง (Anvil Cloud) เกดขน พรอมทงมการตกลงมาของหยาดน าฟา (Precipitation) บรเวณชนใตฐานเมฆ (Sub-cloud layer) กระบวนการระบายความรอนจากการระเหยของน า (Evaporation cooling) บรเวณชนระดบลางจะท าใหเกดแองความเยน (Cold pool) และแนวลมกระโชก (Gust front) ทกระจายออกจากเมฆ และท าใหเกดการยกตวของมวลอากาศรอน (Warm air), อากาศชน (Moist air) และท าใหเกดสภาวะไมมสเถยรภาพของอากาศ (Unstable air) ขน สงผลใหมการกอตวของเมฆควมลส (Cumulus cloud) ขนใหม (3) ขนสลายตว (Dissipating stage) มลกษณะการจมตวของมวลอากาศเพยงอยางเดยว หยาดน าฟาจากกระบวนการพาความรอน (Convective rainfall) ลดลง ซงจะมการตกของหยาดน าฟาจากเมฆแผน (Stratiform rainfall) ทยงตกตอเนองจากเมฆรปทง และแนวลมกระโชก (Gust front) เคลอนทออกหางจากพายฝนฟาคะนองสงผลใหไมเกดการยกตวของอากาศขนสพายฝนฟานอง คาพารามเตอรทชวยในการวเคราะหส าหรบการพยากรณการเกดของพายฝนฟาคะนองของมวลอากาศจากแผนภมเทอรโมไดนามคส (1) อณหภมการยกตวดวยความรอน (Convective Temperature)

35

(2) คาดชนการไมมเสถยรภาพของอากาศ (Instability) - Lifted index (LI) - Total Totals index (TT) (3) คาดชนพลงงานการลอยตว (Buoyant Energy) - CAPE (4) พลงงานศกยของพายฝนฟาคะนองและปรมาณความชน (Thunderstorm Potential and Moisture Content) - K index (KI) (5) ลมเฉอนในทางตง (Vertical Wind Shear) - ผลการตรวจวดลมจากการหยงอากาศ (Wind Profile) 3.1.2 ฝนฟาคะนองรนแรง (Severe Thunderstorms) คอ พายฝนฟาคะนองทท าใหเกดเหตการณอยางนอยหนงอยาง ดงตอไปน (1) ความเรวลม 93 กโลเมตรตอชวโมง (50 นอต, 58 ไมลตอชวโมง) หรอมากกวา (2) ลกเหบขนาดเสนผานศนยกลาง 2.5 เซนตเมตร (1 นว) หรอมากกวา (3) ฝนตกหนก ปรมาณฝนตรวจวดได 50 มลลเมตร (2 นว) ตอชวโมง หรอมากกวา (4) พายงวงชาง (พายทอรนาโด) โดยปจจยทท าใหสภาพอากาศเกดพายฝนฟาคะนองรนแรง คอ มคา CAPE สง, ลมเฉอนมความรนแรง หรอมทงสองปจจยรวมกน อยางไรกตามการใชดชนของแผนภมเทอรโมไดนามคสเพยงอยางเดยวกไมเพยงพอตอการพยากรณฝนฟาคะนองรนแรงได ตองอาศยการวเคราะหผวพนและอากาศชนบน (Surface and upper air analyses), การพยากรณอากาศเชงตวเลข (NWP) และขอมลอนๆ รวมดวย คาพารามเตอรทชวยในการวเคราะหส าหรบการพยากรณการเกดของพายฝนฟาคะนองรนแรงจากเทอรโมไดนามคส (1) คาดชนการไมมเสถยรภาพของอากาศ (Instability) - Convective available potential energy (CAPE) - Convective inhibition (CIN) - Lifted index (LI) - Showalter stability index (SSI) - Total Totals index (TT) (2) ลมเฉอนในทางตง (Vertical Wind Shear) เปนดชนทส าคญมากในการประเมนความเสยงในความสามารถของการเกดพายฝนฟาคะนองรนแรง หรอการพยากรณชนดของพาย, การพฒนาตว และการเคลอนตวของพาย โดยลกษณะการเพมขนของความเรวลมเฉอนทระดบความสงตงแต 0-6 กโลเมตรนน จะแสดงถงลกษณะเฉพาะตวของพายตงแตพายฝนฟาคะนองเซลลเดยว (Single cell thunderstorm) ไปจนถงพายฝนฟาคะนองแบบหลายเซลล (Multi-cell thunderstorm) ซงความเรวลมเฉอนทเหมาะสมในการ

36

กอตวของพายฝนฟาคะนองแบบซปเปอรเซลลจะมความเรวลมเฉอนมากกวา 25 เมตรตอวนาท ในสภาวะทจะมการพฒนาตวของพายฝนฟาคะนองรนแรง โดยทวไปแลวเวกเตอรลมเฉอนจะมการเปลยนทศทางตามเขมนาฬกา แสดงการเบยงเบนของลมในระดบชวงความสง 2-3 กโลเมตร (3) คาดชนดานการไมมเสถยรภาพของอากาศรวมกบดชนลมเฉอนในทางตง (Instability and Wind Shear) - SWEAT index - Bulk Richardson Number (BRN)

เอกสารอางอง

บ ารง สรคคานนท. 2529. อตนยมวทยาทวไป. กรมอตนยมวทยา.

Ahrens, C. Donald. Meteorology today: an introduction to weather, climate, and the environment. Cengage Learning, 2012.

https://www.tmd.go.th

ภาพประกอบกจกรรมแลกเปลยนเรยนร