Page 11 - พยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข New

6

่
็
ุ
้
เหลานี้ยังไม่อาจเปนจริงไดในสมัยนั้น เพราะการตรวจวัดทางอุตนิยมวิทยายังมีน้อยมากในสมัยนั้นถึงแม้ว่า
์
ี่
่
ิ
บรรยากาศถือไดว่าเป็นระบบทางฟิสกสแตสภาวะของลมฟ้าอากาศนั้นซับซ้อนมาก และยากทจะบรรยาย
้
กระบวนการของบรรยากาศในเชิงปริมาณ (Quantitative) ได ้
ระหว่าง ค.ศ.1911 ถึง 1918 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Lewis Fry Richardson (1881-1953) ได ้
์
้
้
้
ิ
ิ
คดคนวิธีการทางคณตศาสตร์สาหรับทาการพยากรณอากาศ และไดลงมือทาการคานวณโดยใชข้อมูล
ิ
อุตุนิยมวิทยาในสมัยนั้น แต่ผลการพยากรณ์อากาศของเขาผดพลาดจากความเปนจริงมาก อย่างไรก็ตามถอได ้
็
ื
ิ
์
้
ว่าเขาประสบความสาเร็จในการทไดคดคนเกี่ยวกับวิธีการพยากรณอากาศเชงตวเลขเปนครั้งแรก และไดวาง
็
ี่
ิ
ั
้
้
ั
แนวทางในการแก้ปญหาเหล่านั้นไว้ด้วย ไม่มีผู้ใดพยายามทาการพยากรณ์อากาศดวยวิธีการทางอุตุนิยมวิทยา
้
ี่
ุ
้
์
ั
ดวยวิธีการทางอุตนิยมวิทยาไดนามิกสอีกเลยเป็นเวลานาน หลกจากการทดลองทไม่ประสบผลสาเร็จของ
Richardson การที่ต้องทาการคานวณอย่างมหาศาลเพื่อแก้ระบบสมการที่เกี่ยวข้องเป็นสิ่งที่ยากลาบากมากใน
้
ี
ี
้
ยุคนั้น Richardson ไดเขยนไว้ใน ค.ศ.1922 ว่า “บางทสักวันหนึ่งในอนาคตอันห่างไกล อาจจะเป็นไปไดที่จะ
้
ี่
่
ี
่
้
ุ้
สามารถทาการคานวณไดอย่างรวดเร็วกว่าการเปลยนแปลงของลมฟ้าอากาศโดยเสยคาใชจ่ายน้อยและคมคา
กับผลที่จะได้รับ แต่นั้นเป็นเพียงความฝันเท่านั้น”
ในตอนกลางของคริสตทศวรรษ 1940 John Von Neumann แห่ง The Institute for Advanced
ั
ิ
Study ของ Princeton University ไดพิจารณาเห็นว่าปัญหาของการพยากรณอากาศเชงตวเลขเป็นปัญหา
์
้
้
ทางฟิสิกส์ท ซับซ้อนที่สุด แต่สามารถที่จะดาเนินการได และระบบสมการที่เกี่ยวข้องต้องใช้เครื่องคานวณที่เร็ว
ี่
้
ุ่
่
ที่สุดทาการคานวณเปนเวลานานมาก ณ สถาบันแหงนี้กลมวิจัยดานอุตุนิยมวิทยาได้ถูกจดตงขึ้นภายใตการนา
ั้
้
็
ั
ของ Jule Charney เพื่อแก้ปัญหาดานการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข และในปี ค.ศ.1950 คณะวิจัยได้ประสบ
้
ิ
ั
์
้
ื
ความสาเร็จในการพยากรณอากาศเชงตวเลขเป็นครั้งแรก โดยใชคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลกคอ ENIAC
็
์
้
(Electronic Numerical Integrator and Calculator) นับไดว่าเปนการเริ่มตนยุคแห่งการพยากรณอากาศ
้
ั
ิ
ั
์
ั
้
ั
่
ั้
เชงตวเลขตงแตนั้นเป็นตนมา ปัจจยทสาคญอย่างหนึ่งในความสาเร็จของการพยากรณอากาศเชงตวเลขท ี่
ิ
ี่
ู
เกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้นั้น ดเหมือนจะเนื่องมาจากความรู้ความเข้าใจในความแตกตางกันของระบบการ
่
ุ
ื่
ี่
ั
่
ั
เคลอนทของอากาศขนาดตางๆ ซึ่งเป็นตวการสาคญในการควบคมระบบลมฟ้าอากาศนอกจานี้การดดแปลง
ั
ั
์
ระบบสมการพื้นฐานทาง Hydrodynamics ที่ใช้ในการพยากรณอากาศให้ง่ายขนโดยใช้หลกของการประเมิน
ึ้
ั
ี่
ั
ั
่
ี่
ื่
ื่
ความสาคญของการเคลอนทของบรรยากาศในขนาดตางๆ และขจดขนาดของการเคลอนทซึ่งมีความสาคญ
่
น้อยออกไปจากระบบสมการ เพื่อการพยากรณอากาศก็มีสวนทาให้การพยากรณอากาศเชงตวเลขประสบ
์
ิ
์
ั
ความสาเร็จเช่นกัน
ื่
การเคลอนทของอากาศในแนวระดบสาหรับระบบการเคลอนทขนาดใหญ่นั้น จะมีทศทางขนานกับ
ี่
ื่
ิ
ี่
ั
ิ
ิ
เส้น ความกดอากาศเทา (Isobar) ในทศทางตามเขมนาฬการอบบริเวณความกดอากาศสูงและในทศทางทวน
่
ิ
็
็
้
เขมนาฬการอบบริเวณความกดอากาศตาในซีกโลกเหนือ และในทศตรงกันข้ามในซีกโลกใต แรงกดอากาศ
ิ
ิ
่
ิ
ู
(Pressure Force) มีทศตงฉากกับเสนความกดอากาศเทา และมีทศจากความกดอากาศสงไปยังความกด
ิ
ั้
่
้
อากาศตา และโดยประมาณแรงนี้จะสมดลกับ Coriolis Force ซึ่งเป็นแรงปรากฏ (Apparent Force) ท ี่
ุ
่
ุ
ั
เกิดขึ้นเนื่องจากการหมุนรอบตวเองของโลก สภาวะสมดลระหว่างแรงกดอากาศและ Coriolis Force นี้
เรียกว่าเป็นการสมดุลแบบ Quasi-Geostrophic
์
ใน ค.ศ.1954 National Meteorological Center ของสหรัฐอเมริกา ไดเริ่มใชการพยากรณอากาศ
้
้
ั
ั
ิ
เชงตวเลขเพื่อคาดหมายลกษณะลมฟ้าอากาศ ในทศวรรษ 1950 แบบจาลอง (Model) เพื่อการพยากรณ ์
ั
ั
อากาศใช้หลกการของการประมาณค่าแบบ Quasi-Geostrophic แต่หลกจากนั้นไม่นานผลการปฏิบัติการและ
ี
การทดลอง แสดงให้เห็นว่า Quasi-Geostrophic Model ไม่อาจจาลองสภาพของบรรยากาศไดดนัก ทงนี้
้
ั้