Page 17 - พยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข New

12

ั
่
้
ี่
ื
การแก้ไขปัญหา สวนอีกคาหนึ่งคอ Numerical Model หมายถึงผลลพธ์ทไดจากการแก้สมการจากแบบจา
์
็
ิ
ิ
ั
ึ
ั
ลองทางคณตศาสตร์ ดงนั้นแบบจาลองการพยากรณอากาศเชงตวเลขจงเปนผลรวมระหว่างแบบจาลองทาง
ื
้
ี่
ั่
ิ
คณตศาสตร์ทนามาใช และ Numerical Model อันเป็นผลจากการแก้ปัญหา โดยทวไปมีอยู่ 2 รูปแบบคอ
Grid Point (หรือ Finite Difference) Model และ Spectral Models
7.1 Grid Point Model
ค่าตัวแปรต่างๆ ของบรรยากาศที่วางเรียงลาดับตามพิกัดจุดกริด (ที่มีระยะห่างที่เท่ากัน) ในแต่ละคาบเวลา
Grid Point Model เริ่มจากการวิเคราะห์ตัวแปรของบรรยากาศซึ่งคานวณจากข้อมูลสภาวะเริ่มแรกและอาจ
รวบรวมข้อมูลที่ไดจากผลการพยากรณที่ผ่านมานามาพิจารณาร่วมด้วย สงสาคญของข้อมูลสภาวะเริ่มแรกนั้น
์
ิ่
ั
้
ุ
ี่
ตองมีความคลาดเคลอนน้อยทสด และมีการผนแปรของข้อมูลเพียงเลกน้อยก่อนทจะนาเข้าสการแก้สมการ
้
ื่
ู่
ี่
ั
็
ี่
้
ของการเคลอนท ความซับซ้อนของสมการแบบ Non Linear จะถูกแทนดวยสมการแบบง่ายๆ (Simpler
ื่
Algebraic Equation) โดยพยากรณเปนห้วงเวลา (Time Step) การพยากรณในห้วงเวลาทยาว (24, 36, 72
์
็
์
ี่
ี่
์
์
ั่
้
ชวโมง) เป็นทตองการของนักพยากรณ เพราะแบบจาลองแก้สมการน้อยครั้งกว่าและสามารถพยากรณใน
ุ
์
ั่
ิ
้
ั
ื
์
ั้
คาบเวลา 24 ชวโมงในเวลาอันสนกว่า อย่างไรก็ตามจดประสงคของการพยากรณอากาศเชงตวเลขคอตอง
ื่
สามารถแก้ไขสมการการเคลอนท (Equations of Motion) และถ้าคาบเวลาในการพยากรณสนปรากฏการณ ์
์
ี่
ั้
แบบ Non linear ของบรรยากาศ จะถูกแก้ให้เป็นแบบ Linear ดังนั้น รูปทรงหกเหลี่ยมอาจมีรูปทรงคลายกับ
้
ี่
ี่
้
้
ี
้
้
ู
็
วงกลมมากกว่าจะเปนเหลยมหรือรูปทรงแปดเหลยมอาจดคลายเสนโคง ทานองเดยวกันถ้าเราให้หวงเวลาใน
ึ
่
้
์
้
ื่
ั
ุ
์
่
การพยากรณนานเกินไป คาการพยากรณก็คลาดเคลอนมากขึ้น ดวยเหตนี้การวิเคราะห์ตวแปรจงตองมีคา
ั
ี
ี่
่
ใกลเคยงกัน หากมีตวแปรใด ตวแปรหนึ่งแตกตางกันมาก และมีระยะห่างกันเพียงเลกน้อย (พื้นทขนาดเลก)
็
้
็
ั
ผลการแก้สมการของแบบจาลอง จาก Non Linear ให้มีอยู่ในรูปของ Linear จึงเป็นไปไม่ได ้
ุ
ความยาวนานของคาบเวลาของแตละห้วงการพยากรณกาหนดไดจากรายละเอียดของจดพิกัดกริด
์
่
้
เช่น การประมวลผลของ MM5 ที่จดพิกัดกริดมีขนาด 36 กิโลเมตร เวลาที่ใช (Time Step) ประมวลผลแตละ
่
้
ุ
้
์
ี
้
ห้วงการพยากรณประมาณ 90 วินาท ดวยเหตทแบบจาลองตองแก้สมการของการเคลอนทงหมดและ
ั้
ุ
ี่
ื่
ุ
้
ครอบคลมทกจดของจดพิกัดกริด แตถ้า MM5 ประมวลผลจดพิกัดกริดทมีขนาด 12 กิโลเมตร เวลาทใชจะ
ุ
ุ
ี่
ี่
ุ
ุ
่
ี
ประมาณ 30 วินาท และหากขนาดจุดพิกัดกริดเท่ากับ 4 กิโลเมตรเวลาที่ใช้จะประมาณ 10 วินาท
ี
7.2 Spectral Models
ื่
ั
้
่
่
ในแบบจาลองประเภท Spectral คาตางๆ ของตวแปรถูกแสดงดวยรูปแบบของคลน (Sine Wave)
้
ซึ่งแสดงในลกษณะของความถี่และ Amplitude ของ Sine Wave บางครั้งอาจไดยินคาว่า 126 Wave
ั
ี่
่
ื่
้
ี่
Model หมายความว่า จานวนคลนทงหมดทแบบจาลองนาไปใชแทนคาตัวแปรของบรรยากาศ ทสาคญคลน
ั้
ั
ื่
่
ู
แตละอันในแบบจาลองจะมีความแตกตาง โดยมีการจดเรียงลาดบของคลนทมีความถี่สงกว่าหรือมีความยาว
่
ั
ื่
ี่
ั
ี่
คลนน้อยกว่าต่อเนื่องกันไป อาจกลาวไดว่าคลนลาดบท 44 ให้รายละเอียดดกว่าคลนลาดบท 43 การเพิ่มขึ้น
ี่
้
่
ี
ื่
ั
ั
ื่
ื่
ี่
ื่
้
ของจานวนคลน ในแบบจาลอง Spectral คลายกับรายละเอียดของ Grid Scale ทเพิ่มขึ้นใน Grid Point
Model
ข้อดของ Spectral ใชเวลาในการคานวณน้อยกว่า เพราะการพยากรณใชฟังก์ชนของ Sine และ
์
้
้
ี
ั
ี่
ิ่
ุ
ี่
้
์
Cosine แทนทจะแก้สมการทกๆ จดพิกัดกริด อย่างไรก็ตามเป็นสงทยากในการนามาประยุกตใชโดยเฉพาะ
ุ
่
้
ี่
บริเวณขอบของพื้นท ดวยเหตุผลเหลานี้ Global Model ส่วนมากมักอยู่ในรูปแบบของ Spectral Model แต ่
Regional Model มักใช้รูปแบบของ Grid Point Model