Page 13 - พยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข New

8
4. สมการพื้นฐาน

้
์
สมการทใชในการพยากรณอากาศเชงตวเลขจะเกี่ยวข้องกับ การเคลอนทและการเปลยนแปลงของ
ี่
ิ
ี่
ึ่
ั
ื่
บรรยากาศ อันประกอบด้วย
1. กฏการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน (Newton’s Second Law Motion)
2. กฎการอนุรักษ์มวลสาร (The Law of Conservation of Mass)
3. สมการของสถานะ (The Equation of State)
4. กฎข้อที่หนึ่งของพลศาสตร์ความร้อน (The First Law of Thermodynamics)
5. สมการการอนุรักษ์ของน้า (The Conservation Equation for Water Substance)
5. แบบจำลองเชิงตัวเลขของบรรยากาศ (Atmospheric Numerical Model)
ี่
การเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศนั้นซับซ้อนมาก จนเป็นไปไม่ได้ทจะสร้างสมการทอธิบายการเปลยน
ี่
ี่
แปลงของบรรยากาศได้อย่างถูกต้องสมบูรณ์ทุกประการ ดังนั้นจึงต้องมีการดัดแปลงคุณสมบัติบางประการของ
บรรยากาศให้มีความยุ่งยากซับซ้อนน้อยลง (Simplified) โดยใช้สมมุติฐานต่างๆ ทางอุตุนิยมวิทยา บรรยากาศ
่
ุ
ิ
ิ
ี่
ทถูกดดแปลงคณสมบัตเชนนี้เรียกว่า Modified Atmosphere และระบบสมการทใชบรรยายคณสมบัตของ
ุ
้
ี่
ั
บรรยากาศนี้เรียกว่า แบบจาลองเชิงตัวเลขของบรรยากาศ (Atmospheric Numerical Model)
์
การพยากรณอากาศเชิงตัวเลข (Numerical Weather Prediction) คือการคาดหมายลักษณะอากาศ
ั
ในอนาคตของ Modified Atmosphere โดยใชแบบจาลองเชงตวเลขของบรรยากาศนั่นเอง แบบจาลองเชง
ิ
้
ิ
้
ตวเลขสาหรับการพยากรณอากาศแบ่งอย่างกว้างๆ ไดเป็น 2 ประเภท คอ Filtered Model และ Primitive
ั
์
ื
Equation Model
5.1 Filtered Model
ั
ื่
การเคลอนทอันซับซ้อนของบรรยากาศ สามารถจาแนกออกเป็นการเคลอนทในลกษณะของคลน
ื่
ื่
ี่
ี่
(Wave) 3 ชนิด คอ คลนเสยง (Sound Wave) คลนความโน้มถ่วง (Gravity Wave) และ Rossby Wave
ื่
ี
ื่
ื
จากความรู้ทางอุตนิยมวิทยาไดนามิกสทาให้ทราบว่า Vertical Sound Wave นั้นไม่มีความสาคญในทาง
์
ั
ุ
ุ
่
้
อุตนิยมวิทยา และสามารถขจดออกไปจากแบบจาลองไดโดยใช Hydrostatics Equilibrium สวน Gravity
ั
้
ิ
Wave และ Horizonal Sound Wave นั้น สามารถขจดออกไปไดโดยใชสมมุตฐาน Non divergence หรือ
้
ั
้
Geostrophic Approximation
ี่
ี่
่
ั
ื่
เนื่องจากการเคลอนทของบรรยากาศในขนาดใหญ่มีแตเพียง Rossby Wave เท่านั้นทมีความสาคญ
ต่อการพยากรณ์อากาศ ส่วน Gravity Wave และ Sound Wave เป็นเพียง Noise เท่านั้น โดยหลักการนี้จึงมี
แบบจาลองที่ขจัด Gravity Wave และ Sound Wave ออกไปจากระบบสมการเพื่อการพยากรณ์อากาศ แบบ
จาลองชนิดนี้เรียกว่า Filtered Model และใช้กันอย่างแพร่หลายในระหว่างคริสตทศวรรษ 1950–1960