นักวิจัยไทย เจ๋ง! พัฒนา “POP อัลกอริทึมประมาณค่าฝน” จากดาวเทียมครั้งแรกของไทย

ปัญหาความไม่แน่นอนของสภาพอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัจจุบันสภาพอากาศได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ ทำให้สภาพอากาศเปลี่ยนแปลงไป พายุและภัยธรรมชาติมีความรุนแรงมากขึ้นข้อมูลฝนที่มีความแม่นยำและครอบคลุมทั้งประเทศเป็นข้อมูลที่สำคัญสำหรับการบริหารจัดการน้ำและภัยธรรมชาติของประเทศ จึงเป็นที่มาของการพัฒนาอัลกอริทึมประมาณค่าหยาดน้ำฟ้าครอบคลุมพื้นที่ประเทศไทยจากการสังเกตของดาวเทียมขึ้น

ข้อมูลฝนและผลการพยากรณ์อากาศที่มีความแม่นยำ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบริหารจัดการน้ำและการเตือนภัยธรรมชาติ ลดความเสียหายที่จะเกิดขึ้น เพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมและเศรษฐกิจในวงกว้าง

ในโครงการพัฒนาระบบรับรู้ระยะไกลหยาดน้ำฟ้าจากดาวเทียม เพื่อผลิตแผนที่แสดงปริมาณฝนที่มีความถูกต้องแม่นยำสูงครอบคลุมประเทศไทย เพื่อใช้ในการเตือนภัยธรรมชาติและการบริหารจัดการน้ำ ภายใต้ศูนย์ความเป็นเลิศด้านการรับรู้ระยะไกลและการพยากรณ์อากาศและภูมิอากาศ (RPWC) โดยความร่วมมือกันระหว่างสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) และสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.)

ผศ.ดร.ชินวัชร์ สุรัสวดี อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ในฐานะหัวหน้าโครงการฯ เปิดเผยว่า “ข้อมูลปริมาณฝนที่มีความถูกต้องแม่นยำและครอบคลุมทั้งประเทศเป็นข้อมูลที่มีความสำคัญต่อการบริหารจัดการน้ำ และการบริหารจัดการภัยธรรมชาติ แต่ที่ผ่านมาการใช้ข้อมูลปริมาณฝนของไทยโดยมากมาจากข้อมูลมาตรวัดฝนและเรดาร์ แต่ทั้งประเทศมีสถานีวัดฝนติดตั้งอยู่ไม่กี่จุด ทั้งที่ปริมาณฝนที่ตกในแต่ละพื้นที่ไม่เท่ากัน เช่น กรุงเทพฯ บางพื้นที่ฝนตก บางพื้นที่ก็ไม่ตก และไม่สามารถบอกได้ว่าปริมาณฝนที่ตกจริงๆ เท่าไหร่ ในกรณีน้ำที่ไหลลงลุ่มน้ำ ถ้าจะบริหารจัดการน้ำในลุ่มน้ำเราก็ต้องการปริมาณฝนทั้งลุ่มน้ำ ถ้ามีข้อมูลอยู่ไม่กี่จุดในลุ่มน้ำก็จะไม่รู้ว่าปริมาณฝนจริงๆ เท่าไหร่ ซึ่งการจะบริหารจัดการน้ำโดยใช้ข้อมูลเพียงมาตรวัดฝนย่อมไม่เพียงพอ”

ผศ.ดร.ชินวัชร์ อธิบายเพิ่มเติมว่า ปัญหาจากการใช้ข้อมูลมาตรวัดฝน เนื่องจากมาตรวัดฝนเปรียบเสมือนถังฝนที่ต้องรอให้ฝนตกลงมาเฉพาะในจุดที่ติดตั้ง แต่ปริมาณฝนในแต่ละพื้นที่แตกต่างกัน ตำแหน่งข้างเคียงฝนอาจตกไม่เท่ากัน ขณะที่ตำแหน่งของมาตรวัดฝนอยู่ห่างกัน จึงไม่อาจวัดหรือรู้ปริมาณฝนที่แม่นยำ หรือความแม่นยำน้อยลงจากอิทธิพลของลม หากเกิดลมพัด ฝนก็อาจไม่ตกลงในจุดที่มีมาตรวัด ก็อาจเกิดความผิดพลาดได้ อีกทั้งมาตรวัดฝนไม่ครอบคลุมพื้นที่ทั้งประเทศ ส่วนเรดาร์ เป็นการวัดด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำปฏิกิริยากับน้ำและน้ำแข็งในเมฆ แต่อนุภาคของน้ำหรือน้ำแข็งที่ลอยอยู่ในบรรยากาศไม่จำเป็นต้องตกลงมาเป็นฝนหรือหิมะ อาจเจอลมพัด หรืออาจเปลี่ยนสถานะเกิดการระเหิดไปในบรรยากาศ จึงไม่แม่นยำพอ อาจเกิดความผิดพลาดในการประมาณค่าฝน อีกทั้งการติดตั้งเรดาร์ก็ยังไม่ครอบคลุมทั่วประเทศเช่นกัน สัญญาณจะถูกขวางด้วยภูเขาสูง

ข้อมูลฝน เกี่ยวข้องกับเรื่องของภัยแล้ง ใช้ระบุพื้นที่แห้งแล้งได้ ตรงไหนที่ฝนทิ้งช่วง จะเป็นประโยชน์ในการวางแผนการทำฝนหลวง หรือการวางแผนระบบชลประทานของประเทศเพื่อแก้ปัญหาภัยแล้ง หรือกรณีที่มีฝนตกนานต่อเนื่อง ถ้าปริมาณฝนสะสมมาก ก็จะก่อให้เกิดภัยจากน้ำท่วม หรือดินถล่มได้

แต่ที่ผ่านมาข้อมูลปริมาณฝนที่ไทยใช้มาจากมาตรวัดฝนและเรดาร์ ซึ่งมีข้อจำกัดและไม่ครอบคลุม การใช้ข้อมูลจากดาวเทียมจึงเป็นวิธีเดียวที่จะได้ข้อมูลฝนครอบคลุมพื้นที่ทั้งประเทศได้ในเวลาอันรวดเร็ว แม่นยำ และบ่อยครั้ง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบริหารจัดการน้ำและการบริหารจัดการภัยธรรมชาติ จึงได้พัฒนาอัลกอริทึมประมาณค่าปริมาณฝนจากการสังเกตของดาวเทียมจำนวน 10 ดวง อัลกอริทึมชื่อ POP

ซึ่งจากการศึกษาวิจัยตรวจสอบเปรียบเทียบกับค่าที่วัดจริงจากมาตรวัดฝนที่กระจายตัวอยู่ตามที่ต่างๆของประเทศ พบว่าอัลกอริทึม POP มีความถูกต้องแม่นยำสูง ดังนั้น ข้อมูลฝนที่ได้จากงานวิจัยนี้ จึงทำให้ได้ข้อมูลปริมาณฝนทุกจุด ครอบคลุมทั้งประเทศ แม้กระทั่งในจุดที่ที่ไม่มีมาตรวัดฝนและเรดาร์ ก็สามารถรู้ปริมาณฝนได้

นอกจากเป็นครั้งแรกที่ไทยนำข้อมูลดาวเทียมมาใช้เพื่อให้ได้ข้อมูลปริมาณฝนครอบคลุมทั่วประเทศแล้ว การดำเนินงานของโครงการนี้ยังได้พัฒนาแอพชื่อ ThailandRain ใช้ได้ฟรีทั้งอุปกรณ์ Android และ iOS ซึ่งให้ข้อมูลฝนเกือบปัจจุบัน ฝนรายชั่วโมง ฝนรายวัน ฝนรายเดือน และฝนรายปี ครอบคลุมทุกพื้นที่ของประเทศไทย เพื่อเผยแพร่แผนที่ข้อมูลฝนสู่สาธารณะและเพื่อให้มีการนำผลงานวิจัยนี้ไปใช้จริงในภารกิจของหน่วยงานต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง

ทั้งนี้ ที่ผ่านมาประเทศไทยต้องเผชิญกับภัยธรรมชาติขนาดใหญ่ทั้งภัยแล้ง ขาดแคลนน้ำ ปัญหาอุทักภัย น้ำท่วม ดินถล่ม ซึ่งภัยธรรมชาติเหล่านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับฝน