0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

วนท

ระดบ

น า(ม.)

ระดบน าจรง ระดบน าพยากรณ

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

วนท

ระดบ

น า(ม.)

ระดบน าจรง ระดบน าพยากรณ

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

วนท

ระดบ

น า(ม.)

ระดบน าจรง ระดบน าพยากรณ

10-2

10-1

100

101

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

Period T (sec)

Sa

(gal

)

Observed No.17, magnitude = 4.0000, distance =112.000

Observed Sa

Original Sa

Updated Sa

E[]

คณะผจดทาเอกสารผลงานวชาการอตนยมวทยา (2554)

เจาของ : กรมอตนยมวทยา สานกงาน : กรมอตนยมวทยา ถ.สขมวท บางนา กรงเทพฯ 10260 วตถประสงค : เพอเปนสอกลางในการเผยแพรผลงานวชาการอตนยมวทยา

ทปรกษา

1. จานง แกวชะฎา รองอธบดกรมอตนยมวทยา ดานวชาการ 2. สมศร ฮนตระกล รองอธบดกรมอตนยมวทยา ดานปฏบตการ 3. สมชาย ใบมวง รองอธบดกรมอตนยมวทยา ดานบรหาร

คณะผจดทา

4. วรช วรานจตต 5. จรญ เลาหเลศชย 6. ประวทย แจมปญญา 7. บรนทร เวชบนเทง 8. บญเลศ อาชวระงบโรค 9. กรรว สทธชวภาค 10. ประสาน สงวาลเดช 11. เกษรนตร หานประเสรฐ 12. จอมขวญ สกกามาตย 13. ขวญจต ประทมภกด 14. ศภมาศ เอยมฉว 15. วสทธ สองแสง

คานา

กรมอตนยมวทยา มภาระกจหลกในการพยากรณอากาศ และออกคาเตอนอยางมประสทธภาพ ถกตอง แมนยา ทนเหตการณ เพอสนบสนนการจดการภยธรรมชาตทเกดขน จงจาเปนตองศกษาและพฒนาองคความรดานอตนยมวทยาอยางตอเนอง สามารถนาเทคนค วธการใหมๆ มาประยกตใชในการดาเนนงานอยางมประสทธภาพ ซงจะชวยลดการสญเสยในชวตและทรพยสนของประชาชนไดมากขน การจดงานเผยแพรผลงานวชาการอตนยมวทยาในวนท 30 กนยายน พ.ศ. 2554 มวตถประสงค เพอเปดโอกาสใหกบขาราขการอตนยมวทยาไดนาเสนอผลงาน เปนเวทสาหรบแลกเปลยน เรยนร ซงไดรบความสนใจจากบคลากรกรมอตนยมวทยาเปนอยางด มการเสนอผลงานวชาการ อาทเชน ภมอากาศอตนยมวทยาอทก แผนดนไหว อตนยมวทยาเกษตร เพอใหเกดประโยชนสงสดคณะทางานจงไดรวบรวมจดพมพเปนรปเลมเอกสาร และเผยแพรบนอนเทอรเนตกรมอตนยมวทยาเพออานวยความสะดวกในการอางองและสบคน

คณะผจดทาขอขอบคณทกฝายทใหความรวมมอและสนบสนนในการจดงานในครงน และหวงเปนอยางยงวารายงานฉบบนจะเปนประโยชนตอผสนใจทกกลมเพอประกอบในการศกษา คนควา และพฒนางานอตนยมวทยาตอไป คณะผจดทา ธนวาคม 2554

สารบญ • อตนยมวทยาและการตดตามภยธรรมชาต

การเปรยบเทยบการพยากรณระดบนาระหวางวธ Box Jenkins กบวธ Muskingum บรเวณลมนานานตอนบน............................................................................................................................1 ทองดา เพงใย

ประเมนการใชคาดชนความชนในดนแบบสมดลนาทจงหวดขอนแกน........................................................8 วรช วรานจตต อนรตน ศฤงคารภาษต และ มนญ ปางพรม

การหาคาความชนในดนจากภาพถายดาวเทยม MODIS โดยใช Thermal Inertia Model; กรณศกษาบรเวณจงหวดขอนแกน............................................................................................................16 ฤทยกาญจน บวเผยน

การศกษาพฤตกรรมของกลมฝนในกรงเทพมหานครโดยใชเรดารตรวจอากาศ.........................................24 สณฑวฒน สขรงส

การระเหยของนาในประเทศไทยคาบ 10 ป (พ.ศ 2544–2553)...............................................................30 พศ คงบรรกษ และ กฤตกา สบศกด

แบบจาลองในการประมาณคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมสาหรบประเทศไทย โดยใชขอมลอตนยมวทยา..........................................................................................................................39 เกษรนตร หานประเสรฐ

• แผนดนไหวกาวหนา

การพฒนาสมการลดทอนคลนแผนดนไหวสาหรบสถานตรวจวดแผนดนไหว ในประเทศไทย...........................................................................................................................................46 กรรณการ พลเจรญศลป

ความหนาของเปลอกโลกและความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลก บรเวณประเทศไทย...................................................................................................................................55 ปฏญญา พรโสภณ

การเปรยบเทยบการพยากรณระดบนาระหวาง วธ Box Jenkins กบวธ Muskingum บรเวณลมนานานตอนบน Comparison of water level forecast between Box Jenkins Method and Muskingum Method on upper Nan basin ทองดา เพงใย1

Thongdum Pengyai1

บทคดยอ ลมนานานเปนลมแมนาหนงในภาคเหนอของประเทศ ซงประสบความเสยหายอยางมากจากอทกภย

เกอบทกป ในการศกษาครงนไดมการเปรยบเทยบผลการพยากรณระดบนาบรเวณลมนานานตอนบน โดยวธ Box Jenkins และวธ Muskingum เพอทราบถงขอเดนและขอจากดของวธทง 2 หากใชเปนเครองมอสาหรบการเตอนภย โดยใชขอมลปรมาณนาทาราย 12 ชวโมงทสถานอตนยมวทยาทงชาง และทสถานอตนยมวทยาทาวงผา จงหวดนาน ตงแตป พ.ศ. 2546-2553 มาหาคาพารามเตอรของแตละวธ หลงจากนนประเมนผลการพยากรณระดบนา ผลการศกษาพบวาการพยากรณระดบนาดวยวธ Muskingum ใหผลการพยากรณระดบนาทดกวาวธ Box Jenkins คาสาคญ : การพยากรณระดบนา Box Jenkins Muskingum ลมนานานตอนบน

Abstract Nan Basin is a river basin in the Northern Region of Thailand where severe

damages, caused by floods, took place almost every year. In this study, the water level forecasts for the upper part of Nan Basin, estimated by the Box Jenkins Method and the Muskingum Method, were compared in order to find out the advantages and the disadvantages of both methods if they had been applied in flood forecasts. 12 hourly discharge data recorded at Thongchang Meteorological Station and Thawangpha Meteorological Station since 2003 until 2008 were used to gain relevant parameters of each test before the comparison was made. Based on the results, it was found that the water level forecasts achieved from the Box Jenkins Method gave the higher accuracies than those obtained from the Muskingum Method. 1 นกอตนยมวทยา สานกพฒนาอตนยมวทยา กรงเทพมหานคร

คานา ลมนานานเปนลมนาทมโอกาสเกดนาลนตลงเกอบทกป จากการศกษาของ ไพศาล เพยรทรพย.

2540 ททาการศกษาโอกาสทเกดนาลนตลงในลมนานาน ทสถานอตนยมวทยาทาวงผา จงหวดนาน พบวาโอกาสเกดนาลนตลง 1 ครง ในรอบ 2.5 ป ซงในการเกดอทกภยแตละป สรางความเสยหายทงชวตและทรพยสนมาสประชาชนทประสบภยเปนจานวนมาก ดงเชนในป 2551 ในจงหวดนาน มประชาชนประสบอทกภยจานวน 127,963 คน เสยชวต 11 คน พนทการเกษตรเสยหาย 68,987 ไร คดเปนมลคา ความเสยหาย 95,257,759 บาท จงหวดอตรดตถมประชาชนประสบอทกภยจานวน 57,759 คน พนทการเกษตรเสยหาย 27,218 ไร คดเปนมลคาความเสยหาย 14,473,519 บาท จงหวดพษณโลกมประชาชนประสบอทกภยจานวน 68,753 คน เสยชวต 2 คน พนทการเกษตรเสยหาย 104,343 ไร คดเปนมลคาความเสยหาย 67,544,402 บาท จงหวดพจตรมประชาชนประสบอทกภยจานวน 20,839 คน เสยชวต 3 คน พนทการเกษตรเสยหาย 39,493 ไร คดเปนมลคาความเสยหาย 57,798,074 บาท และจงหวดนครสวรรคมประชาชนประสบอทกภยจานวน 109,143 คน เสยชวต 6 คน พนทการเกษตรเสยหาย 589,851 ไร คดเปนมลคาความเสยหาย 329,367,890 บาท (กรมปองกนและบรรเทาสาธารณภย. 2552)

การพยากรณเปนการคาดหมายถงสงใดสงหนงทจะเกดขนในชวงเวลาอนาคตและนาคาพยากรณทไดมาใชประโยชนเพอการตดสนใจ สาหรบการพยากรณระดบนาเปนการคาดหมายระดบนาลวงหนาเพอจะไดทราบวาในอนาคตระดบนาจะเปนเทาไร หากระดบนาจะลนตลงจะไดตดสนใจในการเตอนภยใหประชาขนไดเตรยมตวจดเกบขาวของ ขนยายไปยงบรเวณทปลอดภยซงเปนหนทางหนงในการบรรเทาความเสยหายทเกดจากอทกภยไดสาหรบการพยากรณนาดวยวธ Box Jenkins เปนวธการพยากรณระดบนาลวงหนาทพฒนาโดยนกสถตผมชอเสยงสองทาน คอ George E. P. Box และ Gwilym M. Jenkins :ซงเปนวธทใหคาพยากรณระยะสนทมความถกตองสงกวาวธอน (ทรงศร แตสมบต. 2547) สาหรบการพยากรณระดบนาโดยวธ Muskingum เปนการใชหลกการพนฐานของการเคลอนทของนาหลากและหลกการความตอเนองของการไหลในการแกปญหา ซงแบบจาลองพยากรณระดบนาหลาย ๆ แบบจาลอง ไดนาไปประยกต

จากปญหาขางตน และขอเดนของการพยากรณระดบนาดวยวธ Box Jenkins และวธ Muskingum ผศกษาจงเหนถงความสาคญและความจาเปนอยางยงทจะศกษาเรองเปรยบเทยบการพยากรณระดบนาระหวางวธ Box Jenkins และวธ Muskingum บรเวณลมนานานตอนบน ทงนจะเปนประโยชนตอประชาชน สงคมและประเทศ ทงในทางวชาการและในทางปฏบต

ในการศกษาครงนผศกษามวตถประสงคทจะเปรยบเทยบผลการพยากรณระดบนาระหวางวธ Box Jenkins กบวธ Muskingum บรเวณลมนานานตอนบน เพอหาวธทเหมาะสมสาหรบลมนานาน และใชเปนเครองมอสาหรบนกอตนยมวทยาและผบรหารในการเตอนอทกภยในบรเวณลมนานาน

อปกรณและวธการ ขอมล

ในการศกษาครงนผศกษาใชขอมลปรมาณนาทาราย 12 ชวโมง ของสถานอตนยมวทยาทงชาง อาเภอทงชาง จงหวดนาน และสถานอตนยมวทยาทาวงผา อาเภอทาวงผา จงหวดนาน ในชวงป พ.ศ. 2549-2552 โดยใชความสมพนธระหวางระดบนากบปรมาณนาทาของสถาน N17 บานมอญ อาเภอ ทงชาง จงหวดนาน ของกรมชลประทานในการคานวณปรมาณนาทารายวนของสถานอตนยมวทยาทงชาง

2

อาเภอทงชาง เนองจากทสถานอตนยมวทยาทงชาง ไมมการตรวจวด ปรมาณนาทา และสถาน N17 บานมอญ อาเภอทงชาง จงหวดนาน เปนสถานตรวจวดนาทาทอยใกลทสด สาหรบสถานอตนยมวทยาทาวงผา อาเภอทาวงผา จงหวดนาน ใชความสมพนธระหวางระดบนากบปรมาณนาทาของสถานอตนยมวทยา ทาวงผา อาเภอทาวงผา จงหวดนาน วธการศกษา 1. ขนตอนการพยากรณระดบนาดวยวธ Box-Jenkins

1.1 กาหนดรปแบบ ARMA(p,q) ใหกบอนกรมเวลาทเปนสเตชนนาร 1.2 ประมาณคาพารามเตอรในรปแบบ โดยทวไปจะประมาณพารามเตอรโดยวธกาลงสองนอย

ทสด 1.3 ตรวจสอบความเหมาะสมของรปแบบ ARMA(p,q)

1.4 พยากรณคาในอนาคตจากสมการพยากรณทสรางขนจากรปแบบทกาหนด 2. ขนตอนการพยากรณระดบนาดวยวธ Muskingum

2.1. รวบรวมขอมลปรมาณนาทารายวน 2.2. คานวณหาคาอตราการไหลเขาเฉลย I ในแตละชวงเวลา tΔ 2.3. คานวณหาคาอตราการไหลออกเฉลย Q ในแตละชวงเวลา tΔ 2.4. คานวณการเปลยนแปลงปรมาตรเกบกกในแตละชวงเวลา tΔ จากสมการ

( ) tQIS iii Δ−=Δ

2.5. คานวณปรมาณเกบกกสะสม ∑=

Δ=n

itSS

1

2.6. หาสดสวนการไหลเขาออก x แลวคานวณ ( )( )QxxI −+ 1 2.7. เขยนกราฟความสมพนธระหวาง กบ S ( )( )QxxI −+ 1 .ใหเปนกราฟเปนเสนตรง จะได

คา เปนความชนของเสนตรง K2.8 คานวณหาคา 1321 ,,, +tQCCC

3. เปรยบเทยบผลการพยากรณระดบนาท สอต.ทาวงผา และสรปผล

ผลการศกษาและวจารณ ผลการศกษาการพยากรณระดบนาท สอต.ทาวงผาโดยใชวธ Box Jenkins หลงจากรวบรวมขอมลปรมาณนาทาราย 12 ชวโมง ของ สอต.ทาวงผา จงหวดนาน และ และตรวจสอบเบองตนแลว จงแปลงอนกรมเวลาใหม โดยการหาผลตางหนงครงและนาอนกรมเวลา ตงแตวนท 1 กนยายน 2548 คานวณหา autocorrelation function (ACF) และ partial autocorrelation function (PACF) พบวา คา ACF และ PACF มคาเทากบหนงท lag=0 และ คา ACF และ PACF มคาเขาใกลศนยท lag>0 แสดงใหเหนวารปแบบของแบบจาลอง ARMA(p,q) มคา p=1 และคา q=1 จงดาเนนการหาคาพารามเตอรโดยแบงออกเปนสองชวงคอตงแตวนท 5 สงหาคม 2550 ถงวนท 5 สงหาคม 2551 วนท 6-15 สงหาคม 2551 ตงแตวนท 1 กรกฎาคม 2551 ถงวนท 3 กรกฎาคม 2552 เพอพยากรณระดบนา วนท 4-16 กรกฎาคม 2552 ซงไดผลดงตารางท 1 และตารางท 2

3

ตารางท 1 แสดงคาพารามเตอรของแบบจาลอง ARMA (p,q) ในชวงวนท 5 สงหาคม 2550 ถงวนท 5 สงหาคม 2551

คาพารามเตอร คาประมาณ Std.Error Prob AR1 0.812 0.000 0 MA1 0.947 0.000 0

ตารางท 2 แสดงคาพารามเตอรของแบบจาลอง ARMA (p,q)

วนท 1 กรกฎาคม 2551 ถงวนท 3 กรกฎาคม 2552

คาพารามเตอร คาประมาณ Std.Error Prob AR1 0.758 0.049 2.9E-46 MA1 0.920 0.031 4E-125

จากคา prob ของคาพารามเตอรของแบบจาลอง ARMA (p,q) ในตารางท 1 และตารางท 2 ม

คานอยกวา 0.05 จงสรปไดวา คาพารามเตอรของแบบจาลอง ARMA (p,q) เหมาะสมทจะใชสาหรบพยากรณระดบนาได จงไดใชรปแบบดงกลาวทาการพยากรณระดบนาในชวงวนท 6-15 สงหาคม 2551 และวนท 4-16 กรกฎาคม 2552 ไดผล RMSE เทากบ 1.02 และ 0.79 ตามลาดบ ซงสามารถแสดงคาระดบนาตรวจวดและคาระดบพยากรณไดดงรปท 1 และ 2 ตามลาดบ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15วนท

ระดบ

นา(ม

.)

ระดบนาจรง ระดบนาพยากรณ

รปท 1 แสดงผลการพยากรณระดบนาโดยวธ Box-Jenkins ระหวางวนท 6-15 สงหาคม 2551

4

0

1

2

3

4

5

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15วนท

ระดบ

นา(ม

.)

ระดบนาจรง ระดบนาพยากรณ

รปท 2 แสดงผลการพยากรณระดบนาโดยวธ Box-Jenkins ระหวางวนท 4-16 กรกฎาคม 2552 ผลการศกษาการพยากรณระดบนาท สอต.ทาวงผาโดยใชวธ Muskingum หลงจากรวบรวมขอมลปรมาณนาทาราย 12 ชวโมง ของ สอต.ทงชาง และ สอต.ทาวงผา จงหวดนาน และตรวจสอบเบองตนแลว พบวาปรมาณนาทาท สอต.ทงชาง มคานอยกวาท สอต.ทาวงผา จงตองปรบปรงขอมลใหม โดยการนาคา 1.65 คณขอมลปรมาณนาทาราย 12 ชวโมง ท สอต.ทงชาง ในชวงวนท 1 กรกฎาคม 2546 ถงวนท 31 ธนวาคม 2553 ตอจากนน นาขอมลปรมาณนาทาราย 12 ชวโมงของ สอต.ทงชาง และ สอต.ทาวงผา จ.นาน ในชวงวนท 19-20 กรกฎาคม 2551 มาคานวณหาอตราการไหลเขาเฉลย อตราการไหลออกเฉลย การเปลยนแปลงปรมาณเกบกก ปรมาณเกบกกสะสมและหาคาสดสวนการไหลเขาออกไดทเหมาะสม และหาคา 18.0=x 69.12=K จากความชนของความสมพนธระหวางปรมาณเกบกกสะสม กบ S ( )( QxxI )−+ 1 หลงจากนน นาคา 18.0=x คา และคา มาคานวณหาคา จะได

69.12=K12=Δt 321 ,, CCC 505.01 =C , 226.02 =C , ตอจากนน

ใชคาพารามเตอรทไดจากขอมลในชวงวนท 19-20 กรกฎาคม 2551 มาทาการพยากรณระดบนาโดยใชขอมลในชวงระหวางวนท 6-16 สงหาคม 2551 วนท 4-16 กรกฎาคม 2552 ไดผล RMSE เทากบ 0.72 และ 0.69 ตามลาดบ ซงสามารถแสดงคาระดบนาตรวจวดและคาระดบพยากรณไดดงรปท 3 และ 4 ตามลาดบ

269.03 =C

5

012345678

7 8 9 10 11 12 13 14 15วนท

ระดบ

นา(ม

.)

ระดบนาจรง ระดบนาพยากรณ

รปท 3 แสดงผลการพยากรณระดบนาโดยวธMuskingum ระหวางวนท 6-15 สงหาคม 2551

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

5

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

วนท

ระดบ

นา(ม

.)

ระดบนาจรง ระดบนาพยากรณ

รปท 4 แสดงผลการพยากรณระดบนาโดยวธMuskingum ระหวางวนท 4-16 กรกฎาคม 2552

วจารณผล จากผลการพยากรณระดบนาท สอต.ทาวงผา จ.นาน โดยวธ Box-Jenkins พบวาระหวางวนท 6-15 สงหาคม 2551 การพยากรณระดบนาโดยวธ Box-Jenkins ม RMSE เทากบ 1.02 และระหวางวนท 4-16 กรกฎาคม 2552 การพยากรณระดบนาโดยวธ Box-Jenkins ม RMSE เทากบ 0.79 เนองมาจาก ในชวง

6

วนท 7 สงหาคม 2551 วนท 12 สหาคม 2551 และ วนท 13 กรกฎาคม 2552 ระดบนาท สอต.ทาวงผา มระดบสงขนมาก แตแบบจาลองไมไดพยากรณใหระดบสงขน

จากผลการพยากรณระดบนาท สอต.ทาวงผา จ.นาน โดยวธ Muskingum พบวาระหวางวนท 6-15 สงหาคม 2551 การพยากรณระดบนาโดยวธ Box-Jenkins ม RMSE เทากบ 0.72 และระหวางวนท 4-16 กรกฎาคม 2552 การพยากรณระดบนาโดยวธ Box-Jenkins ม RMSE เทากบ 0.69 เนองมาจาก ในขวงวนท 7 สงหาคม 2551 วนท 12 สหาคม 2551 และวนท 13 กรกฎาคม 2552 ระดบนาท สอต.ทาวงผา มระดบสงขนมาก แตแบบจาลองพยากรณระดบนาใหมระดบสงขนเพยงเลกนอย

เมอเปรยบเทยบผลการพยากรณระดบนาท สอค.ทาวงผา จ.นาน ระหวาง วธ Box-Jenkins กบวธ Muskingum จะไดวา การพยากรณระดบนาดวยวธ Muskingum ใหผลการพยากรณระดบนาทดกวาวธ Box-Jenkins

สรปผล ในการศกษาเรองการเปรยบเทยบการพยากรณระดบนาระหวางวธ Box Jenkins กบวธ Muskingum บรเวณลมนานานตอนบน เกดจากความตองการหาเครองมอทมประสทธภาพชวยในการตดสนใจเตอนภยใหกบนกวชาการ นกบรหาร โดยเลอกพนทบรเวณลมนานานตอนบน ซงมสถตการเกดนาลนตลงเกอบทกป และสรางความเสยหายเปนอยางมาก ซงในการศกษาครงนประกอบดวย 2 สวนใหญๆ คอ สวนแรก ศกษาทฤษฎของ Box Jenkins และทาพยากรณระดบนา สวนทสอง ศกษาทฤษฎของ Muskingumและทาพยากรณระดบนา หลงจากนนเปรยบเทยบผลการพยากรณระดบนาแลว พบวา การพยากรณระดบนาดวยวธ Muskingum ใหผลการพยากรณระดบนาทดกวาวธ Box-Jenkins

เอกสารอางอง กรมปองกนและบรรเทาสาธารณภย. 2552 , สรปสถานการณสาธารณภยของประเทศไทยประจาป

2551, กรงเทพมหานคร กลยา วานชยบญชา., 2545, การวเคราะหสถต; สถตสาหรบการบรหารและวจย,พมพครงท 6, สานกพมพจฬาลงกรณมหาวทยาลย, กรงเทพมหานคร กรต ลวจนกล, อทกวทยา, SPEC, ปทมธาน

ไพศาล เพยรทรพย., 2540, การศกษาหาคาโอกาสนาลนตลงทสถานอตนยมวทยาอทก, กรมอตนยมวทยา

ทรงศร แตสมบต., 2539, เทคนคการพยากรณเชงปรมาณ.สานกพมพฟสกสเซนเตอร, กรงเทพมหานคร

นภาพร ลมกลสวสด., 2552, การเปรยบเทยบขอมลการพยากรณราคาทองคาแทงโดยวธอารมา,

สารนพนธ, มหาวทยาลยศรนครนทนวโรฒ.

Gujarati, Damodar N. 2003, Basic Econometric Times Series, New York : John Wilry & Sons

7

ประเมนการใชคาดชนความชนในดนแบบสมดลนาทจงหวดขอนแกน Validity of the Soil Moisture Index Based on Water Balance in Khon Kaen Province

วรช วรานจตต1 อนรตน ศฤงคารภาษต2 และ มนญ ปางพรม3

Wirat Waranuchit1, Anurat Saringkarnphasit

2 and

Manoon Pangprom

3

บทคดยอ

ดชนความชนในดน (SMI) ใชตดตามสภาวะแลงทางการเกษตร เปนดชนทสะทอนการเปลยนแปลงคาความชนในดน (SM) แตการตรวจวดจรง (SMobs) มขอยงยากดานแรงงานและคาใชจายสง การศกษานตองการทดสอบการประมาณคาความชนในดน (SMest) ทจะนาไปใชทดแทนคา SMobs โดยพฒนา SMest จากระบบสมดลนา ทใชตวแปรอตนยมวทยาทหาไดงาย

เมอนา SMest ไปเปรยบเทยบกบ SMobs ในบรเวณบรเวณสถานอตนยมวทยาทาพระ จงหวดขอนแกน ระหวางเดอนมกราคม 2553-มถนายน 2554 แยกตามระดบความลกของชนดน 10 20 30 40 60 และ 100 ซม. พบความเหมาะสงสดทระดบชนดนความลก 60 ซม. โดยมคา R2 0.61 คา RMSE 5.34 % by volume และคา Factor of Two (FT) 89 % ดงนนจงสรปไดวาสามารถใชคา SMest แทนคา SMobs ไปประกอบการคานวณคา SMI เพอใชตดตามสภาวะแลงทางการเกษตรโดยเฉพาะพชเศรษฐกจประเภทพชไร ซงมระบบรากพชกระจกตวจานวนมากอยทระดบความลก ใกลเคยง 60 ซม. คาสาคญ : ความชนในดน แลง

Abstract Soil Moisture Index (SMI), as a tool of monitoring agricultural drought, responds the

variation of soil moisture (SM). Various methods of direct observation of soil moisture (SMobs) are certainly difficult in practicable due to their procedure labor and costly aspects. This study wants to test the validity of SMest, the soil moisture estimated from available meteorological factors, based on water balance system.

The outputs of SMest are compared correspondingly with the profile of SMobs (10,20,30,40,60 and 100 cm. soil in depth) observed at Tha Pra distric in Khon Kaen province during January 2010-June 2011.The value of SMest at the 60 cm. depth is approved to be the best fit of all layers with R2 , RMSE and Factor of Two (FT) equals to 0.61 คา 5.34 % by volume 89 % respectively. It means that SMI calculated from such SMest could be used as a good drought indicator for all main agronomy, according to most of their root system appears at the depth of 60 cm.

1 นกอตนยมวทยา กรมอตนยมวทยา

คานา สภาวะแลงเปนสาเหตอนดบตนๆ ทจะกอใหเกดผลกระทบอยางรนแรงตอผลผลตทางการเกษตรของประเทศไทยแทบทกป จงจาเปนตองมการบรหารจดการสภาวะแลงอยางเหมาะสม มาตรการหนงคอการตดตามสถานการณ โดยนยมหาคาดชนแลง (drought indices) บงบอกถงชวงเวลาทเรม-สนสด ขอบเขตพนทครอบคลม และระดบความรนแรง

Rickard and Fitzgerald (1970) ไดใหคานยามสภาวะแลงทางการเกษตรวา สภาวะแลงทางการเกษตรจะเกดขนเมอความชนในดนทระดบรากพชลดลงถงจดแหงเหยว (wilting point)4 หรอตากวา ดงนนขอมลความชนในดนเหนอระดบนาบาดาล และความเขาใจเกยวกบความสมพนธระหวางการคายระเหยของนา ปรมาณฝน และความชนดนในระดบรากพช จงมความสาคญอยางยง เพอใชหาปรมาณสภาวะแลงเฉพาะทองท ทเกดระหวางฤดเพาะปลก (Sandvig and Phillips 2006; Hong and Kalnay 2000; Sheffield และคณะ 2004; Entekhabi และคณะ 1992; Koster และคณะ 2004)

ความชนในดนสามารถตรวจวดไดดวยเครองมอ แตถาตองการขอมลครอบคลมพนทกวางๆอยางตอเนอง จะเปลองแรงงานและมคาใชจายสง จงมการแสวงหาวธการอนๆ ทดแทน เชน ประมาณคาจากขอมลจากดาวเทยม หรอขอมลอตนยมวทยา ทสะดวกในการใชงาน ตอบโจทยทงเรองความถเวลาและพนทครอบคลมไดด แตยงมขอจากดเรองความถกตองแมนยา

Eric D. Hunt และคณะ (2008) ไดเลงเหนความสาคญของความชนในดนทเปนตวแปรสาคญในสมดลทางอทกวทยา จากชดขอมล 8 ปของความชนในดนใตแปลงปลกหญาภายใตเงอนไขการใชนาฝน (1999-2006) ท Nebraska สหรฐอเมรกา คณะศกษาไดพฒนาดชนความชนในดน (Soil Moisture Index, SMI) เพอใชกาหนดจดเรมตนของสภาวะแลงทางการเกษตร บนพนฐานของความชนในดนทมอยจรง (actual water content) รวมทงทราบคาความชนในดนทกกเกบไดทความจสนาม (field capacity, FC)5 และจดแหงเหยว (WP) ในพนททตรวจวด กาหนดให SMI มคาอยระหวาง 5.0 และ -5.0 โดย SMI มคา 5.0 เมอความชนในดนมคาท FC และ SMI มคา -5.0 เมอความชนในดนมคาเทากบ WP ขณะท SMI มคาเปนบวก หมายความวาความชนในดนมเพยงพอสาหรบพช แตถา SMI เปนลบหมายความวาความชนในดนขาดแคลนไมพอเพยงสาหรบพช ในทานองเดยวกน V. Sridhar และคณะ (2008) ไดพฒนาดชนความชนในดนสาหรบประเมนสภาวะแลง จะประเมนทงขอบเขตและชวงเวลา โดยแบงออกเปน 5 ระดบ นบตงแตไมแลงจนถงสภาวะแลงอยางรนแรง

ความชนในดนทสมพนธกบความสามารถในการใชนาของพช หรอนาในดนทพชสามารถใชประโยชนตอการเจรญเตบโตได (Available Water, AW) ซงมคาอยระหวางคา FC และ WP แตถาความชนในดนลดลงไปเรอยๆ จะเกดความลาบากในการดดนาไปใชของพช (water stress) พชจะเรมเครยด และสญเสยผลผลต เมอความชนในดนลดลงประมาณ 50 % ของนาทพชใชประโยชนได (AW)

การศกษาฉบบนมวตถประสงคทจะตรวจสอบความถกตองของการใชคาความชนในดนทไดจากการประมาณคาจากระบบสมดลนา ทใชตวแปรอตนยมวทยา หากมความนาเชอถอกจะนาไปสการหาคา

4 wilting point เปนจดทรากพชไมสามารถทจะดดนาจากดนไดจะทาใหพชเกดอาการแหงเหยว เนองจากนาทเครอบอนภาคดนมแรงตงผวสงมากตองใชแรงดนถง 1,500 kPa เพอทจะนานาออกจากเนอดน 5 field capacity** คอปรมาณของนาในดนทดดยดไวเปนแผนบาง ๆ ตามผวของอนภาคดนและอยในชองวางขนาดเลกของอนภาคดน หลงจากทนาในดนไดสญเสยจากดนไปดวยแรงดงดดของโลกแลว เหตการณนจะเกดหลงจากปรมาณฝนททาใหความชนในดนอมตว ผานไปแลว 2 – 3 วน การทจะนานาออกจากเนอดนไดตองใชแรงดน 33 kPa

9

ดชนความชนในดน (SMI) ทใชตดตามสภาวะแลงทางการเกษตรไดอยางกวางขวางและตอเนอง SMI หาไดจากองคประกอบและชนดของดน และเงอนไขความชนในดน ไดแก ความชนในดนทม

อยจรง (SM) FC และ WP ตามการกาหนดของ V. Sridhar และคณะ (2008) ดงน

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−−

= 5)()(5

WPFCWPSMSMI (1)

คา SMI มคาอยระหวางมากกวา –1 ถงนอยกวา –5 สาหรบคา SM ประมาณไดจากสมการสมดลของนา

DrRoETPdtdSSM −−−== / (2)

โดย SM คอ ความชนในดน (soil moisture) S คอ ปรมาณนาทเกบกกไวในดน (soil moisture storage)

t คอ เวลา P คอ ปรมาณฝนทตก (precipitation) ET คอ การคายระเหยของนา (evapotraspiration) Ro คอ นาไหลบาผวดน (runoff) Dr คอ นาซมลงสนาบาดาล (drainage)

ในการศกษาครงนจะไมพจารณาคา Ro และ Dr เนองจากมคานอยมาก ดงนนสมการท (2) สามารถลดรปเปน

ETPMS −= (3) )/( dMS=θ (4)

โดย θ คอ ปรมาณความชนในดนโดยปรมาตร d คอ ความลกของดน

ขอมลและวธการ

พนทศกษาทจะใชสารวจตรวจสอบความถกตองของการใชคาความชนในดนทไดจากการประมาณคาจากระบบสมดลนา คอ บรเวณสถานอตนยมวทยาทาพระ จงหวดขอนแกน มความพรอมดานตวแปรอตนยมวทยา รวมทงชดขอมลความชนในดนทไดจากการตรวจวดจรง (SMobs) ในบรเวณดงกลาว ระหวางเดอนมกราคม 2553-มถนายน 2554 โดยใชเครองวดความชนในดน Profile probe PR2 ตรวจวดความชนในดน ทระดบความลกของชนดน 10 20 30 40 60 และ 100 เซนตเมตร

รวบรวมขอมลปรมาณฝนและคานาระเหยของรายวน ของสถานอตนยมวทยาทาพระ ในชวงเวลาเดยวกบคา SMobs ขางบน โดยใชคานาระเหยทดแทนคาการคายระเหยของนา (ET) ในสมการท (3) สาหรบประมาณคาความชนในดน (SMest) โดยปรบหาคาแยกตามระดบความลกของชนดนตามสมการท (4) รวมทงแปลงหนวยใหสอดคลองกน แสดงในตารางท 1

กาหนดคา FC และ WP ตามความสมพนธระหวางเนอดนและการอมนาของดน (ยงยทธ และคณะ, 1998; Dingman, 1994 บรเวณสถานอตนยมวทยาทาพระ โดยประมวลจากขอมลลกษณะและสมบตของชดดนในภาคตะวนออกเฉยงเหนอของประเทศไทยของกรมพฒนาทดน (2005)

10

วเคราะหสมประสทธสหสมพนธ (R2) ระหวางคา SMest กบ SMobs แยกตามระดบความลกของชนดน ตอจากนนทาตรวจสอบความคลาดเคลอนโดย Root mean square error (RMSE) และ Factor of Two (FT) (Chang, J.C. and Hanna S.R., 2005) เพมเตมเพอยนยนความถกตองในการนาคา SMest ไปใชแทนคา SMobs สาหรบการหาคาดชนความชนในดน (SMI) ตอไป

(5) %10020×=

nFT pp

โดย x คอ คาทไดจากการตรวจวด (measurement value)

5.N

xx

n คอ จานวนทไดจากการคานวณ (number of calculate value) N คอ จานวนทไดจากการตรวจวด (total number of measurements)

ผลและวจารณ ผลการประมาณคาความชนในดน (SMest) และคาความชนในดนทไดจากการตรวจวด (SMobs) แสดงในตารางท 1 และตามรปท 1 พบวาทระดบความลกในดนไมเกน30 ซม. คา SMest จะสงกวาคา SMobs สวนระดบทลกกวา (40-100 ซม.) คา SMest จะตากวาคา SMobs

ตารางท 1 ผลการประมาณคาความชนในดน (SMest) และการตรวจวดความชนในดน (SMobs)

ความชนในดนตามระดบความลก (% by volume) 10 ซม. 20 ซม. 30 ซม. 40 ซม. 60 ซม. 100 ซม.

SMest SMobs SMest SMobs SMest SMobs SMest SMobs SMest SMobs SMest SMobs

15 มค. 53 14.0 7.2 14.0 7.1 14.0 18.5 14.0 22.6 14.0 14.5 14.0 26.3 29 มค. 53 14.0 14.8 14.0 11.8 14.0 20.4 14.0 22.8 14.0 14.2 14.0 26.3 12 กพ. 53 14.0 12.5 14.0 11.3 14.0 20.1 14.0 22.4 14.0 15.7 14.0 26.5 5 มค. 53 14.0 4.1 14.0 6.0 14.0 14.8 14.0 21.7 14.0 14.5 14.0 26.7 19 มค. 53 14.0 3.9 14.0 5.8 14.0 14.1 14.0 21.1 14.0 14.3 14.0 26.6 29 มค. 53 14.0 7.9 14.0 8.2 14.0 17.2 14.0 22.5 14.0 15.5 14.0 26.3 9 เมย. 53 14.0 2.5 14.0 4.2 14.0 4.0 14.0 3.7 14.0 6.2 14.0 13.3 21 เมย. 53 14.0 7.1 14.0 9.3 14.0 7.8 14.0 3.9 14.0 6.2 14.0 13.1 6 กค. 53 20.3 6.4 17.1 9.6 16.1 9.6 15.6 11.4 15.0 15.7 14.6 16.5 3 สค. 53 33.8 13.1 34.4 17.3 34.6 18.1 34.7 19.0 28.8 23.4 22.9 27.1 30 กย. 53 20.5 21.9 27.7 26.6 30.2 25.8 31.4 30.7 32.6 33.5 33.5 36.0 26 ตค. 53 21.6 23.0 28.3 27.0 30.5 28.3 31.7 32.5 32.8 36.3 33.7 35.9 16 สค. 53 14.0 14.7 14.0 19.4 14.0 20.9 14.0 26.5 18.1 31.9 24.9 35.2 22 ธค. 53 14.0 5.5 14.0 8.0 14.0 11.1 14.0 15.7 14.0 23.1 14.0 34.5 14 มค. 54 14.0 4.5 14.0 7.6 14.0 8.8 14.0 11.9 14.0 19.7 14.0 32.9 2 กพ. 54 14.0 4.2 14.0 6.9 14.0 6.4 14.0 8.2 14.0 17.0 14.0 30.6 16 กพ. 54 14.0 4.4 14.0 6.3 14.0 5.5 14.0 6.1 14.0 13.0 14.0 29.6 2 มค. 54 14.0 4.0 14.0 5.8 14.0 4.9 14.0 5.1 14.0 9.2 14.0 28.0

19 เมย. 54 15.1 9.8 14.6 5.3 14.4 4.9 14.3 4.8 14.2 8.4 14.1 20.0 R2 0.22 0.58 0.33 0.24 0.61 0.28

RMSE 9.09 7.48 7.15 8.29 5.34 11.69

11

ระดบ 10 ซม.

0.05.0

10.015.020.025.030.035.040.0

15/1

/201

0

15/3

/201

0

15/5

/201

0

15/7

/201

0

15/9

/201

0

15/1

1/20

10

15/1

/201

1

15/3

/201

1

SM

ระดบ 40 ซม.

0.05.0

10.015.020.025.030.035.040.0

15/1

/201

0

15/3

/201

0

15/5

/201

0

15/7

/201

0

15/9

/201

0

15/1

1/20

10

15/1

/201

1

15/3

/201

1

SM

ระดบ 20 ซม.

0.05.0

10.015.020.025.030.035.040.0

15/1

/201

0

15/3

/201

0

15/5

/201

0

15/7

/201

0

15/9

/201

0

15/1

1/20

10

15/1

/201

1

15/3

/201

1

SM

ระดบ 60 ซม.

0.05.0

10.015.020.025.030.035.040.0

15/1

/201

0

15/3

/201

0

15/5

/201

0

15/7

/201

0

15/9

/201

0

15/1

1/20

10

15/1

/201

1

15/3

/201

1

SM

รปท 1 การเปรยบเทยบคา SMest (เสนทบ) กบคา SMobs (เสนประ) ทระดบความลกตางๆ กน

เมอเปรยบเทยบคา SMest กบ SMobs แยกตามระดบความลกของชนดน พบวามนยสาคญเฉพาะชดขอมลทระดบความลก 20 และ 60 ซม. ตามรปท 2 คอไดคา R2 0.58 และ 0.61 และ RMSE อยท 7.48 และ 5.34 % by volume ตามลาดบ เมอตรวจสอบการยอมรบ SMest ดวยวธ FT ตามรปท 3 พบวาชดขอมล SMest ทระดบความลก 60 ซม. มคาการการยอมรบสงกวา SMest ทระดบความลก 20 ซม. คอไดคา 89 และ 53 % ตามลาดบ สรปในเบองตนไดวาบรเวณสถานอตนยมวทยาทาพระ จงหวดขอนแกน คา SMest สามารถใชแทนคา SMobs ไดดทระดบความลก 60 ซม. ซงเหมาะกบแปลงพชไรเพราะพชไรสวนใหญมความลกของ

ระดบ 30 ซม.

0.05.0

10.015.020.025.030.035.040.0

15/1

/201

0

15/3

/201

0

15/5

/201

0

15/7

/201

0

15/9

/201

0

15/1

1/20

10

15/1

/201

1

15/3

/201

1

SM

ระดบ 100 ซม.

0.05.0

10.015.020.025.030.035.040.0

15/1

/201

0

15/3

/201

0

15/5

/201

0

15/7

/201

0

15/9

/201

0

15/1

1/20

10

15/1

/201

1

15/3

/201

1

SM

12

รากพชประมาณ 60-150 ซม. และรอยละ 70 ของรากพชทชวยดดนาในชนดนไปหลอเลยงพชเพมผลผลต จะเปนรากพชทอยบรเวณชวงครงบนของความลกดงกลาว ดงนนคา SMest สามารถนาไปใชคานวณคา SMI สาหรบตดตามสภาวะแลงทางการเกษตรโดยเฉพาะพชเศรษฐกจประเภทพชไร ตอไป

รปท 2 การวเคราะห R2 ของการประมาณคา SM ทระดบความลก 20 และ 60 ซม.

รปท 3 การวเคราะห FT ของการประมาณคา SM ทระดบความลก 20 และ 60 ซม.

เมอทดสอบหาคา SMI รายเดอนใน 2553 ของสถานอตนยมวทยาทาพระ จงหวดขอนแกน แสดงในรปท 4 พบวาเกดภาวะแลงรนแรง (คา SMI ประมาณ -5) ในระหวางชวงเดอนมกราคม-เมษายน ตอมาระดบสภาวะแลงลดลงเหลอคอนขางรนแรง (คา SMI ประมาณ -3 ถง -4) ในระหวางชวงเดอนพฤษภาคม-กรกฎาคม แลวสถานการณปรบตวเขาสสภาวะปกต (คา SMI เปนบวก) ในเดอนสงหาคม-ตลาคม สดทายสภาวะแลงเรมกลบมารนแรงเพมขนอกเรอยๆ ในเดอนพฤศจกายนตอเนองถงธนวาคมทงหมดสอดคลองกบเหตการณจรงทเกดขนในรอบป 2553

ระดบ 20 ซม.

R2 = 0.58

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0

SMobs

SMes

t

ระดบ 60 ซม.

R2 = 0.61

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0

SMobs

SMes

t

RMSE = 5.34RMSE = 7.48

ระดบ 20 ซม.

2 SMobs

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30

SMobs

SMes

t

ระดบ 60 ซม.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40

SMobs

SMes

t

0.5 SMobs

FT = 53 %2 SMobs

0.5 SMobs

FT = 89 %

13

-6.0

-5.0

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

ม.ค. ก.พ. ม.ค. เม.ย. พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค.

SMI

รปท 4 คา SMI รายเดอนในป 2553 ของสถานอตนยมวทยาทาพระ จงหวดขอนแกน

สรป จากการทดสอบการประมาณคาความชนในดน (SMest) จากระบบสมดลนา ทใชตวแปรอตนยมวทยา บรเวณสถานอตนยมวทยาทาพระ จงหวดขอนแกน เมอนาไปเปรยบเทยบกบคาความชนในดนทไดจากการตรวจวดจรง (SMobs) ในบรเวณดงกลาว ระหวางเดอนมกราคม 2553-มถนายน 2554 แยกตามระดบความลกของชนดน 10 20 30 40 60 และ 100 ซม. พบความเหมาะสงสดทระดบชนดนความลก 60 ซม. โดยมคา R2 0.61 คา RMSE 5.34 % by volume และคา FT 89 % ดงนนจงสามารถใชคา SMest แทนคา SMobs ไปประกอบการคานวณคา SMI เพอใชตดตามสภาวะแลงทางการเกษตรโดยเฉพาะพชเศรษฐกจประเภทพชไร ซงมระบบรากพชกระจกตวจานวนมากอยทระดบความลกใกลเคยง 60 ซม. ในอนาคตอาจหากทดสอบเพมเตมในพนทตางๆทวประเทศ กจะสามารถนาเสนอคา SMI สาหรบประเทศไทยทงหมด

เอกสารอางอง ยงยทธ โอสถสภา และคณะ 1998. ปฐพวทยาเบองตน. พมพครงท 8. กรงเทพฯ: สานกพมพมหาวทยาลยเกษตรศาสตร. สานกสารวจดนและวางแผนการใชทดน กรมพฒนาทดน. 2005. ลกษณะและสมบตของชดดนในภาค

ตะวนออกเฉยงเหนอของประเทศไทย. สานกพมพกรมพฒนาทดน. เอกสารวชาการฉบบท 55/03/48 Chang, J.C., and S.R. Hanna. 2005. Technical Descriptions and User’s Guide for the BOOT

Statistical Model Evaluation Software Package, Version 2.0. Harvard School of Public Health Landmark Center, Park Drive Boston, MA 02215-0013

Dingman SL. 1994. Physical Hydrology. Macmillan: New York. Entekhabi, D., I. Rodriguez-Iturbe, and R. L. Bras, 1992. Variability in large-scale water

balance with land surface–atmosphere interaction. J. Climate, 5, 798–813 pp. Eric D. Hunt., et al.2008. The development and evaluation of a soil moisture index. Int. J.

Climatol. Published online in Wiley InterScience. www.interscience.wiley.com. DOI: 10.1002/joc.1749

14

Hong, S.-Y., and E. Kalnay, 2000. Role of sea surface temperature and soil-moisture feedback in the 1998 Oklahoma-Texas drought. Nature, 408, 842–844 pp.

Koster, R. D., and Coauthors, 2004. Regions of strong coupling between soil moisture and precipitation. Science, 305, 1138–1140, doi:10.1126/science.1100217.

Rickard D.S. and Fitzgerald P.D.1970. The effect of soil moisture and irrigation on pasture production in Canterbury, New Zealand. Proceedings of the 11th International Grassland Congress, 487-492 pp

Sheffield, J., G. Goteti, F. Wen, and E. F. Wood, 2004. A simulated soil moisture based drought analysis for the United States. J. Geophys. Res., 109,

D24108, doi:10.1029/2004JD005182. Sridhar, V., Kenneth G. Hubbard, Jinsheng You, and Eric D. Hunt.2008. Development of the

Soil Moisture Index to Quantify Agricultural Drought and Its “User Friendliness” in Severity-Area-Duration Assessment. American Meteorological Society.

DOI: 10.1175/2007JHM892.1

15

การหาคาความชนในดนจากภาพถายดาวเทยม MODIS โดยใช Thermal Inertia Model; กรณศกษาบรเวณจงหวดขอนแกน Estimation of Soil Moisture from MODIS Data using Thermal Inertia Model; Case study in KHON KHEAN Province

ฤทยกาญจน บวเผยน1

Ruthaigarn Buaphean1

บทคดยอ ความชนในดนมบทบาทสาคญตอสมดลพลงงานบรเวณพนผวโลก โดยปกตการวดความชนในดน

เปนงานทใชเวลานานและการเกบตวอยางกทาไดอยางจากด ซงปญหาเหลานนสามารถแกไขไดดวยความกาวหนาดานเทคโนโลยการรบรระยะไกลทเกดขนในปจจบน ซงทาใหการตรวจสอบความชนในดนในระดบภมภาคเปนไปไดอยางรวดเรวโดยในงานวจยนไดใชแบบจาลองความรอนเฉอย (Thermal Inertia Model) วดความสามารถในการเกบความรอนในระหวางเวลากลางวนและการแผรงสความรอนของวตถใดๆในชวงเวลากลางคนเพอตรวจสอบความชนในดน โดยใชคาอณหภมผวดนสงสดและตาสดในแตละพนท รวมทงไดวเคราะหคาความรอนเฉอยทรสกไดกบคาการสะทอนกลบของผววตถ (Surface albedo) และความแตกตางอณหภมพนผว ซงแสดงใหเหนวาคาการสะทอนกลบของผววตถมผลตอคาความรอนเฉอยมากกวาคาความแตกตางของอณหภมพนผวดนทแตกตางกน โดยเฉพาะเมออณหภมพนผวดนแตกตางกนนอยกวา 10 องศาเคลวน และจากแบบจาลองความรอนเฉอยนทาใหสามารถสรางแผนทความชนในดนสาหรบจงหวดขอนแกนได และคาความแตกตางเฉลยระหวางความชนในดนทไดจากขอมล MODIS และขอมลทไดจากการตรวจวด คอ 2.05 %

คาสาคญ : ความชนในดน MODIS ความรอนเฉอย Albedo

Abstract Soil moisture plays an important role in the energy balance of Earth's surface. The

measurement of soil moisture is time consuming and limited sampling was done. In this research was to model the thermal inertia (Thermal Inertia Model) to measure the ability to retain heat during the day and emits heat any object in the night to check the moisture in the soil. The surface temperature is the highest and lowest values in each area. As well as analysis of the thermal inertia of the feel and the surface albedo, and differences in surface temperature. It shows that the surface albedo affects the thermal inertia than the differences in soil surface temperature difference. Especially when the soil surface temperature difference less than 10 degrees Kelvin, and the average difference between the soil moisture derived from MODIS data and data obtained from measurements is 2.05 %.

1 นกอตนยมวทยา สานกพฒนาอตนยมวทยา กรงเทพมหานคร

คานา เนองจากในปจจบนภยธรรมชาต เชน ภยแลงและนาทวม ทปรากฎในหลายพนทสรางความเสยหายและเปนอปสรรคตอการพฒนาประเทศ โดยเฉพาะพนททประสบสภาวะแหงแลงจะมปญหาการขาดแคลนนาสาหรบการอปโภคบรโภคและทาการเกษตร สาหรบประเทศไทยนนการทาการเกษตรสวนใหญอาศยนาฝนจากธรรมชาตเปนหลก เมอปรมาณนาไมเพยงพอจะทาใหผลผลตจากการเพาะปลกลดลง เกดการขาดแคลนสนคาเกษตรและผลตภณฑแปรรป สงผลตอเศรษฐกจและอาจกอใหเกดปญหาดานอนตามมา เชน ปญหาดานสงคมและวฒนธรรม เนองจากเมอไมอาจทาการเกษตรไดตามปกตกจะเกดการ ละทงถนฐานไปทางานในเมองหลวง นอกจากนสภาพอากาศทแหงแลงมากยงทาใหเกดปญหาไฟปา เปนปญหาสงแวดลอมอกประการหนงดวย

ความชนในดนสามารถเปนสญญาณบงชการเกดภยแลงหรอนาทวมได นอกจากนยงเปนตวแปรสาคญในการสรางแบบจาลองลมนาตางๆ บรเวณทางตอนเหนอของประเทศจนภยแลงเปนปญหารนแรงโดยปกตจะประสบภาวะภยแลงในในชวงฤดใบไมผลเนองจากอทธพลของลมตามฤดกาล การตรวจสอบความชนในดนแตเนนๆในบรเวณดงกลาวเปนสงสาคญมากสาหรบรฐบาลระดบทองถน ระดบชาต และเกษตรกร แตการวดคาความชนดนรปแบบเดมมความซบซอน ใชแรงงานมาก สนเปลองงบประมาณ เสยเวลา และจะตรวจวดไดเฉพาะคาตวอยางในจานวนจากด และเปนการยากทจะกาหนดขอบเขตพนทสาหรบเขตขอมลความชนดนทแตกตางกนได เทคนคดานการรบรระยะไกล (Remote Sensing) มแนวโนมทสามารถตรวจสอบความชนในดนไดอยางรวดเรวและครอบคลมพนทเปนบรเวณกวาง เพราะเปนการวดในเชงพนท เปนปจจบน (real time) และเสยคาใชจายคอนขางตา การตรวจสอบความชนในดนโดยใชการรบรระยะไกลนนมหลายวธทไดรบการพฒนาและใชในการตดตามสภาวะความชน (Jackson et al . 1988, Moran et al . 2004 Wang et al 2004). ในการวจยครงนจงมงศกษาเกยวกบการประเมนความชนในดนบรเวณจงหวดขอนแกนและพนทใกลเคยงโดยใชขอมลภาพถายดาวเทยม MODIS และซอฟตแวรดานระบบสารสนเทศภมศาสตร

อปกรณและวธการ ใชขอมลเชงตวเลขภาพถายดาวเทยม MODIS (Terra/Aqua) ในการประเมนความชนในดน โดยวเคราะหแปลความหมายของภาพโดยใช Thermal Inertia Model นนคออาศยพนฐานจากความสามารถของวตถในการเกบความรอนในชวงเวลากลางวนและคายความรอนในชวงเวลากลางคน เพอคานวนหาคา Thermal Inertia และอาศยความสมพนธทวา คา Thermal inertia(TI) ของนามคามากกวาของดนทมลกษณะแหง ดงนนปรมาณความชนในดนทเปลยนแปลงจะเปนสาเหตใหคา TI ของดนเปลยนแปลง โดยเฉพาะอยางยงเมออณหภมในชวงกลางวนและกลางคนแตกตางกน โดยคา TI สามารถหาไดจากขอมลดาวเทยม ประกอบกบขอมลตวอยางดนในพนทศกษาบรเวณจงหวดขอนแกนในวนทดาวเทยมบนทกภาพมาวเคราะหและหาความสมพนธระหวางการสะทอนคลนแสงของดนกบความชน ของดน และจดทาแผนทความชนดนโดยใชโปรแกรมระบบสารสนเทศภมศาสตร

17

ผลและวจารณ การศกษาวธการคานวนคาความชนในดนโดยใชขอมลภาพถายดาวเทยม MODIS (Terra/Aqua) และหลกพนฐานของวตถในการเกบความรอนในชวงเวลากลางวนและคายความรอนในชวงเวลากลางคนนน ผลจากการศกษาพบวา คา TI ในดนทเปลยนแปลงจะเปนสาเหตใหคาความชนในดนเปลยนแปลงตามไปดวย โดยเฉพาะอยางยงเมออณหภมในชวงกลางวนและกลางคนแตกตางกนมาก สงผลใหคา TI ทคานวณไดมคานอย และคาความชนในดนทไดมคานอยตามไปดวย ตารางท 1 แสดงคาความชนในดนทไดจากการตตรวจวดและคาความชนดนจากภาพถายดาวเทยม MODIS (% by weight)

ชอสถาน วน/เดอน/ป ความชนในดนภาคสนาม

ความชนในดนจาก MODIS

เปอเซนตความแตกตาง(%)

ศนยวจยฯ 27/11/2549 8.20 10.90 -2.7 4/12/2549 7.67 6.70 0.97 11/12/2549 7.23 7.10 0.13 25/12/2549 6.67 6.60 0.07 1/1/2550 6.23 5.00 1.23 8/1/2550 5.93 5.00 0.93 15/1/2550 5.50 6.90 -1.4 22/1/2550 5.17 7.00 -1.83 29/1/2550 13.53 18.90 -5.37 12/2/2550 6.90 5.00 1.9 6/3/2550 12.55 18.50 5.95 19/2/2550 5.67 6.30 -0.63 ทอนนอย 18/12/49 3.23 5.50 -2.27 เปอยนอย 12/1/2550 3.2 5.0 -1.8 14/2/2550 10.30 5.10 5.20 หนองแสง 19/12/2549 4.10 5.00 -0.9 11/1/2550 3.73 9.00 -5.27 19/1/2550 3.37 8.70 -5.33 คอนสาร 10/1/2550 3.57 5.00 -1.43 24/1/2550 3.60 5.00 -1.4 14/2/2550 2.90 6.10 -3.2 22/3/2550 8.03 5.00 3.03 ภเขยว 10/1/2550 7.00 7.20 -0.2 24/1/2550 7.30 5.00 2.3 14/2/2550 6.93 5.90 1.03

18

เนองจากคาความชนในดนขนอยกบหลายปจจย ดงนนการวเคราะหคาความชนในดนแตละจดจงตองพจารณาสงแวดลอมทมผลตอการเปลยนแปลงของคาความชนในดน ณ จดทตรวจวด จากตวอยางคาความชนในดนทตรวจวดทง 6 สถาน ในจงหวดขอนแกนและบรเวณใกลเคยง โดยพนททงหมดเปนแปลงปลกออยแบบอาศยนาฝน ซงจะเรมทาเพาะปลกในชวงเดอนพฤศจกายนและการตรวจวดจะเรมตงแตเดอนทเรมเพาะปลกจนถงเดอนมนาคม ในตารางท 1 แสดงคาความชนในดนทไดจากการตรวจวดเปรยบเทยบกบคาความชนในดนทไดจากการประมาณคาโดยใช Thermal Inertia Model ซงสามารถวเคราะหไดคาความแตกตางเฉลยประมาณ 2.05 %

รปท 1 แสดงกราฟเปรยบเทยบคาความชนทไดจากการตรวจวดและคาทคานวณจากภาพถายดาวเทยม MODIS ในพนทเพาะปลกพชชนดตางๆ ในชวงเดอนมกราคม-มนาคม พ.ศ.2553 สาหรบพชทปกคลมผวดนกเปนปจจยสาคญทมผลตอการเปลยนแปลงความชนในดน จากรปท 1 แสดงใหเหนวา สาหรบพนทเพาะปลกพชตางชนดกนรปแบบการเปลยนแปลงคาความชนในดนมคาแตกตางกน นอกจากนคาทไดจากการประมาณการโดยใชภาพถายดาวเทยมนนมขอจากด เนองจากคา อณหภมบรเวณผวดนทแตกตางกนในชวงเวลากลางวนและกลางคน (Land Surface Temperature Difference: TD) และคาการสะทอนกลบของผววตถ (Surface Albedo: SA) ทไดในบรเวณทมพช ปกคลมจะมความถกตองนอยกวาคาทไดจากบรเวณทมพชปกคลมนอยหรอไมมพชปกคลม

19

การคานวณคาความชนในดนโดยใชภาพถายดาวเทยมนนตวแปรทเราจะพจารณาคอ คา SA และ DT ซงทงสองตวแปรนมผลตอการเปลยนแปลงของคาความชนดนทคานวณได โดยการวเคราะหขางตนนเพอศกษาการเปลยนแปลงของ TD และ SA ทมผลตอการเปลยนแปลงคาของ TI โดยรปท 2 และ 3 แสดงคาการเปลยนแปลงของคา TI, TD และ SA บรเวณพนทศกษา สาหรบรปท 4 แสดงคา SA, TD, TI และความชนในดน วนท 27 ธนวาคม 2553 ในรปแบบเชงพนทของบรเวณพนทศกษา

รปท 2 แผนภมแสดงคา Thermal Inertia, Delta T และ Surface Albedo บรเวณแปลงนานาฝน อ.บานไผ จ.ขอนแกน

รปท 3 แผนภมแสดงคา Thermal Inertia, Delta T และ Surface Albedo บรเวณแปลงมนสาปะหลง อ.บานไผ จ.ขอนแกน

20

(ก) (ข)

(ค) (ง)

รปท 4 ก) คา SA ข) คา TD ค) คา TI และ ง) คาความชนดน เมอวนท 27 ธนวาคม 2553 ในบรเวณพนทศกษา 1. เมอทาการวเคราะหจากรปท 5 จากการศกษาครงนโดยคา TD มคานอยกวา 10 องศา เคลวน สามารถสรปไดวา ถา SA มคาคงท การเพมขนของ TD จะทาใหคา TI ลดลง พจารณาโดยแบงชวงการเปลยนแปลงคา TI ตามคา TD ทเพมขนออกเปน 3 ชวง โดย

o ชวงท 1 คา TD อยระหวาง 0.5-1.0 องศาเคลวน เมอพจารณาคา TI พบวาคอยๆ ลดลงตามการเพมขนของคา TD ผลตางของอณหภมทพนผวดน และ

o ชวงท 2 คา TD อยระหวาง 1.0-1.5 องศาเคลวน เมอพจารณาคา TI พบวา จะลดลงตามการเพมขนของคา TD รวดเรวกวาในชวงแรก และ

o ในชวงท 3 คา TD อยระหวาง 1.5-2.0 องศาเคลวน เมอพจารณาคา TI พบวา จะลดลงตามการเพมขนของคา TD รวดเรวกวาในชวงแรก แตจะชากวาชวงท 2

เมอพจารณาการเปลยนแปลงของคา TI ทคา SA แตละคา พบวา เมอคาการสะทอนกลบของผววตถเพมขน คา TI ทลดลงตามการเพมขนของคา TD กจะมคามากขนดวย ตวอยางเชน เมอเปรยบเทยบการเปลยนแปลงของคา TI ทคาการสะทอนกลบของผววตถ SA=0.6 และทคา SA=0.9 จะพบวา ทคา SA=0.9 คา TI ลดลงตามการเพมขนของคา TD

21

รปท 5 แผนภมแสดงการเปลยนแปลงคา TI และTD เมอคา SA คงท

รปท 6 แผนภมแสดงการเปลยนแปลงคา TI และ SA เมอคา TD คงท 2. เมอทาการวเคราะหจากรปท 6 ถา TD มคาคงท เมอ SA มคาเพมขน คา TI จะลดลง และเมอ

คา TD มคาเพมขน พสยการลดลงของคา TI จะนอยลง เมอ TD ไมเปลยนแปลง พสยการลดลงของคา TI จะมคาคงทเมอเปรยบเทยบทพสยของคา SA เดยวกน

3. เมอเปรยบเทยบคา SA กบคา TD ทมผลตอคา TI ปรากฎวา คา SA จะมผลตอการเปลยนแปลงของคา TI มากกวาคา TD โดยเฉพาะเมอ TD มคานอยกวา 10 องศาเคลวน

สรป 1. จากแผนทความรอนเฉอย (Thermal Inertia map) และความชนในดนบรเวณจงหวดขอนแกนและบรเวณใกลเคยงทคานวนไดจากการใช Thermal Inertia Model พบวาในบรเวณทมคาความรอนเฉอยสงคาความชนในดนกจะสงดวย ซงจะแสดงใหเหนวาคาความรอนเฉอยจะเปลยนแปลงตามการเปลยนแปลงของคาความชนในดน 2. คาความแตกตางเฉลยประมาณ 2.05 % ระหวางคาความชนในดนทไดจากการคานวณ และคาความชนในดนทไดจากการตรวจวด แสดงใหเหนวาการหาคาความชนในดนโดยใช Thermal Inertia

22

Model เปนวธการหนงทสามารถหาคาความชนในดนไดเปนบรเวณกวางโดยเฉพาะพนททมพชปกคลมนอยหรอพนททไมมพชปกคลม 3. ผลตางของอณหภมทพนผวดนจะมผลตอการเปลยนแปลงของคา Thermal Inertia นอยกวาคาการสะทอนกลบของผววตถ โดยเฉพาะเมอผลตางของอณหภมทพนผวดนตากวา 10 องศาเคลวน และคาการสะทอนกลบของผววตถอยระหวาง 0.5-0.9

เอกสารอางอง พงษสนต สจนทร.2543. การวนฉยความชนของดนดวยขอมล Thematic Mapper แบบหลายชวงคลน.

การประชมวชาการ ภมสารสนเทศ ครงท 1 โรงแรมเซนทรลแกรนดพลาซา กรงเทพฯ 27-28 มถนายน 2543: 243-254.

Jackson, R.D. , Kustas, W.P., and Choudhury, B.J.,1988, A reexamination of the crop water stress index. Irrigation Science, 9, pp. 309- 317.

Moran, M.S. , Peters-Lidard,C.D., Watts, J.M., and Mcelroy, S., 2004, Estimating soil moisture at the watershed scale with satellite-based radar and land surface models. Canadian Journal of Remote Sensing, 5, pp. 805- 826.

Wang, C.Y. , QI, S.H., and Niu, Z.,2004, Evaluating soil moisture status in china using temperature-vegetaion dryness index (TVDI). Canadian Journal of Remote Sensing, 30, pp. 671- 679 .

23

การศกษาพฤตกรรมของกลมฝนในกรงเทพมหานครโดยใชเรดารตรวจอากาศ Study of Rain Cells Behavior in Bangkok by Using Weather Radar สณฑวฒน สขรงษ1

Santawat Sukrungsri1

บทคดยอ สภาพอากาศมความสาคญมากตอกจกรรมตางๆในชวตประจาวน การพยากรณฝนเปนท

คาดหวงสาหรบประชาชนทวไป การพยากรณฝนใหมความถกตองแมนยานนจาเปนตองเขาใจพฤตกรรมของกลมฝน งานวจยนจงไดศกษาพฤตกรรมของกลมฝนในบรเวณกรงเทพมหานครโดยใชเรดาร เพอดบรเวณทเรมกอตวของกลมฝน และทศทางการเคลอนตวของกลมฝน พรอมทงเขยนโปรแกรมเพอใชตดตามพฤตกรรมของกลมฝนในชวงเวลาทมฝนตก จากการวจยพบวาในชวงฤดฝนกลมฝนในกรงเทพมหานครมพฤตกรรมทแตกตางกนใน 4 ชวงเวลา คอ ชวงเดอนเมษายนกลมฝนสวนใหญจะกอตวทางทศตะวนออกเฉยงใตของกรงเทพมหานครและเคลอนตวไปทางทศตะวนตกเฉยงเหนอ ชวงเดอนพฤษภาคมถงสงหาคม กลมฝนสวนใหญจะกอตวบรเวณทางทศตะวนตกของกรงเทพมหานครและเคลอนตวไปทางทศตะวนออกเฉยงเหนอ ชวงเดอนกนยายนกลมฝนสวนใหญจะกอตวทางทศตะวนตกเฉยงใตของกรงเทพมหานครและเคลอนตวไปทางทศตะวนออกเฉยงเหนอ แตมโอกาสเคลอนตวไปทางทศตะวนออกเฉยงใตมากขน และชวงเดอนตลาคมกลมฝนสวนใหญจะกอตวทางทศตะวนออกเฉยงเหนอของกรงเทพมหานครและเคลอนตวไปทางทศตะวนตกเฉยงใต

คาสาคญ : พฤตกรรมของกลมฝน การเคลอนตวของกลมฝน การพยากรณฝน

ABSTRACT

The weather is affected significantly to human beings daily life. Rain forecast is expectation of people. High accuracy of forecasting rainfall, as the requirement of the public, meteorologists need to understand the characteristics of rain behavior. The development and movement of the cluster of rainfall in Bangkok area was tracked by radar imageries. Programs were created for pursuing all of them. The characteristics of rain behavior during rainy season could be divided into four categories. In April, most of the rain cells initiated at the Southeast of Bangkok and moves northwestwards. From May to August, most of the rain cells initiated at the West of Bangkok and move northeastwards. In September, most of the rain cells initiated at the Southwest of Bangkok and move northeastwards or southeastwards. In October, most of the rain cells initiated at the Northeast of Bangkok and move southwestwards. 1 นกอตนยมวทยา สานกเฝาระวงแผนดนไหว กรงเทพมหานคร

บทนา ในป 1997 Hermann, G. ไดศกษาการกระจายตวของฝนดวยเรดารแบบดอพเปอร ซแบนด บรเวณหบเขา Rhine ซงไดรบอทธพลจากภเขาทอยลอมรอบ จากการศกษาพบวาลกษณะภมประเทศดงกลาวมอทธพลตอการเคลอนตวของเมฆและกลมฝน ลมในทศ WNW เกดการเชยรอยางรนแรงในระดบตาสด 3 กโลเมตร เนองจากลกษณะภมประเทศทเปนหบเขา และลมทระดบความสง 2 ถง 2.5 กโลเมตรเหนอพนดน เปนตวบอกทศทางการเคลอนตวของกลมฝน ซงสามารถนามาใชในการพยากรณฝนได จากแนวคดดงกลาว อทธพลจากปจจยตางๆทาใหการเคลอนตวของกลมฝนในแตละพนทมลกษณะทแตกตางกน ดงนนการศกษาพฤตกรรมของกลมฝนจงมความสาคญมากเพอใหการพยากรณฝนมความถกตองมากขน

อปกรณและวธการ ใชภาพเรดาร ซแบนด ทสถานเรดารภาษเจรญ สานกการระบายนา กรงเทพมหานคร ในชวงทมฝนตกตงแตป 2547 ถง ปจจบน เพอศกษาการเคลอนตวของกลมฝนในกรงเทพมหานคร และสรางโปรแกรมตรวจจบการเคลอนตวของกลมฝนดวยภาษา Visual Basic โดยอาศยหลกการเปรยบเทยบคาสจากภาพเรดารทกๆ 15 พกเซล เพอตดตามการเคลอนตวของกลมฝน กระบวนการทางานของโปรแกรมดงแสดงในรปท 1 ไมใช ใช

เรมตน

คานวณหาตาแหนงทคาสแตกตางกน

อานคาสจากภาพเรดารขณะนน แลวเกบไวในตวแปร B

A

อานคาสจากภาพเรดารขณะไมมฝน แลวเกบไวในตวแปร A

≠ B

1

25

บนทกภาพเรดาร

แจงเตอนแลวแสดงตาแหนงทเกดฝนใน google map

นาภาพเรดารทบนทกกอนหนาและขณะนนมาแสดงภาพเคลอนไหว

1

รปท 1 แสดงผงงานของโปรแกรมตรวจจบการเคลอนตวของกลมฝน

ผลและวจารณ

รปท 2 แสดงการแบงพนทการเรมตวของกลมฝนในกรงเทพมหานคร

26

รปท 3 แสดงทศการเคลอนทของกลมฝนใน เดอนเมษายน

ตารางท 1 แสดงเปอรเซนตทศทางการเคลอนท และบรเวณเรมตนของกลมฝนในเดอน เมษายน

เมษายน ทศการเคลอนทของ

กลมฝน บรเวณเรมตนของ

กลมฝน % %

NW 59 1 12 W 18 2 29 N 23 5 6

7 12 8 41 100 100

เดอนเมษายนกลมฝนมโอกาสเรมกอตวไดโดยรอบกรงเทพมหานครแตสวนใหญจะเรมกอตวทางทศตะวนออกเฉยงใต และเคลอนตวได 3 ทศทางคอทศเหนอ ทศตะวนตก และทศตะวนตกเฉยงเหนอ โดยกลมฝนจะเคลอนตวไปในทศตะวนตกเฉยงเหนอเปนสวนใหญ

รปท 4 แสดงทศการเคลอนทของกลมฝนใน เดอนพฤษภาคมถงเดอนสงหาคม

ตารางท 2 แสดงเปอรเซนตทศทางการเคลอนท และบรเวณเรมตนของกลมฝนในเดอน พฤษภาคมถงเดอนสงหาคม

พฤษภาคม – สงหาคม ทศการเคลอนทของ

กลมฝน บรเวณเรมตนของ

กลมฝน % %

NE 93 1 14 E 7 2 11

3 7 4 21 5 32 6 4

8 11 100 100

เดอนพฤษภาคมถงสงหาคม กลมฝนมโอกาสเรมกอตวไดโดยรอบกรงเทพมหานครแตสวนใหญเรมกอตวบรเวณทศตะวนตกเฉยงใตของกรงเทพมหานครและเคลอนตวไปทางทศตะวนออกเฉยงเหนอเกอบทงหมด ซงเกดจากอทธพลของลมมรสมตะวนตกเฉยงใต

27

รปท 5 แสดงทศการเคลอนทของกลมฝนใน เดอนกนยายน

ตารางท 3 แสดงเปอรเซนตทศทางการเคลอนท และบรเวณเรมตนของกลมฝนในเดอน กนยายน

กนยายน ทศการเคลอนทของ

กลมฝน บรเวณเรมตนของ

กลมฝน % %

SE 36 3 18 NE 50 4 14 N 14 5 50

8 18 100 100

เดอนกนยายนกลมฝนสวนใหญยงคงกอตวทางทศตะวนตกเฉยงใตของกรงเทพมหานคร และเคลอนตวไปทางทศตะวนออกเฉยงเหนอแตมแนวโนมเคลอนตวไปทางทศตะวนออกเฉยงใตมากขน

รปท 6 แสดงทศการเคลอนทของกลมฝนใน เดอนตลาคม

ตารางท 4 แสดงเปอรเซนตทศทางการเคลอนท และบรเวณเรมตนของกลมฝนใน เดอนตลาคม

ตลาคม ทศการเคลอนทของ

กลมฝน บรเวณเรมตนของ

กลมฝน % %

SW 72 1 24 W 28 2 41

3 18 8 17

100 100

เดอนตลาคมกลมฝนสวนใหญกอตวทางทศตะวนออกเฉยงเหนอของกรงเทพมหานคร และเคลอนตวไปทางทศตะวนตกเฉยงใต ซงเกดจากอทธพลของลมมรสมตะวนออกเฉยงเหนอ

สรป จาการศกษาพฤตกรรมของกลมฝนในกรงเทพมหานครชวงเดอนเมษายนถงตลาคมพบวากลมฝนโดยสวนใหญมพฤตกรรมทแตกตางกนใน 4 ชวงเวลา คอ 1. ชวงเดอนเมษายนกลมฝนสวนใหญจะกอตวทางทศตะวนออกเฉยงใตของกรงเทพมหานครและเคลอนตวไปทางทศตะวนตกเฉยงเหนอ 2. ชวงเดอนพฤษภาคมถงสงหาคม กลมฝนสวนใหญจะกอตวบรเวณทางทศตะวนตกของกรงเทพมหานครและเคลอน

28

ตวไปทางทศตะวนออกเฉยงเหนอ 3. ชวงเดอนกนยายนกลมฝนสวนใหญจะกอตวทางทศตะวนตกเฉยงใตของกรงเทพมหานครและเคลอนตวไปทางทศตะวนออกเฉยงเหนอ แตมโอกาสเคลอนตวไปทางทศตะวนออกเฉยงใตมากขน 4. ชวงเดอนตลาคมกลมฝนสวนใหญจะกอตวทางทศตะวนออกเฉยงเหนอของกรงเทพมหานครและเคลอนตวไปทางทศตะวนตกฉยงใต ซงลมมรสมเปนปจจยหลกทมอทธพลตอการเคลอนตวของกลมฝนในกรงเทพมหานคร

เอกสารอางอง เวบไซดสานกอตนยมวทยาการบน, http://www.aeromet.tmd.go.th/met/story/show_14.htm เวบไซดสานกฝนหลวงและการบนเกษตร, km.opsmoac.go.th/ewt_dl_link.php?nid=43 Cumulonimbus (Cb) And Mesoscale Convective System (MCS), http://www.zamg.ac.th/docu/Manual/SatManu/main.htm?/docu/ Manual/SatManu/CMs/Cb/special1.htm Gysi, H., “Orographic influence on the distribution of accumulated rainfall with different wind directions.”, Atmospheric Rerearch, No. 47-48 (1998): 615-633. Hohtl, H., Koistinen, J., Nurmi, P., Saitikoff, E., and Holmlund, K., “Precipitation Nowcasting Using Radar-Derived Atmospheric Motion Vectors.”, Phys. Chem. Earth (B), No. 10-12 (2000): 1323-1327. Goldreich, Y., Mozes, H., and Rosenfeld, D., “Radar Analysis of Cloud Systems and Their Rainfall Yield in Israel.” 2003.

29

การระเหยของนาในประเทศไทยคาบ 10 ป (พ.ศ 2544– 2553) Evaporation in Thailand period 10 year (2001–2010) พศ คงบรรกษ1 และ กฤตกา สบศกด2

Pitt Kongborriak1 and Krittika Suebsak2

บทคดยอ

การศกษาครงนมวตถประสงคเพอวเคราะหการระเหยของนาในประเทศไทย โดยการรวบรวมขอมลการระเหยของนา (Evaporation) จากสถานของกรมอตนยมวทยาในชวง 10 ปทผานมา ตงแต พ.ศ. 2544-2553 เพอวเคราะหการระเหยของนาในแตละพนท โดยใชการนาเขาโปรแกรม Surfer ซงไดขอมล เชงพนทในลกษณะของจด (Point) แลว Interpolate ขอมลดวยวธ Kriging Interpolate นาเสนอในรปแบบแผนทเชงตวเลขแสดงคาปรมาณนาระเหยเฉลยในคาบ 10 ป ผลการศกษาพบวาการระเหยของนามความแตกตางกนออกไปในแตละพนท โดยพนทสวนใหญบรเวณประเทศไทยตอนบน (ภาคเหนอ ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ ภาคกลาง และภาคตะวนออก) มการระเหยของนาสงกวาพนทบรเวณภาคใต นอกจากนผลการวเคราะหขอมลดงกลาวแสดงใหเหนวาชวงทมการระเหยของนาสงอยในชวงเดอนมนาคม เมษายน และพฤษภาคม โดยเดอนเมษายนมปรมาณการระเหยของนาสงทสดในรอบป

จากการศกษาสามารถจดทาแผนทแสดงการระเหยของนา (Evaporation) ของประเทศไทยในแตละเดอนได เพอนาไปใชในการวางแผนในการจดการนาใหมความเหมาะสมกบลกษณะภมอากาศของประเทศไทยตอไป คาสาคญ : การระเหย (Evaporation) Surfer Kriging Interpolation

Abstract The paper presents the analysis of evaporation data carried out on the meteorological

station for the 10 year period 2001 - 2010 to determine the variation of evaporation rate and trends. The results showed in form of monthly evaporation map by using Surfer program with kriging interpolation technique. It is indicated that the evaporation of water is different in each area. In most areas of upper Thailand which consist of northern, northeastern, central and eastern parts have higher evaporation rate than southern part. In addition, the study also shows that March till May is the period of the maximum evaporation rate and April is the highest monthly evaporation of the year.

These results of this study can be used as a preliminary tool for water management planning to be suitable for the climate of Thailand. 1,2 นกอตนยมวทยา สานกพฒนาอตนยมวทยา กรงเทพมหานคร

คานา การระเหยของนาเปนสวนสาคญสวนหนงของวฎจกรของนา ในปจจบนประชากรของโลกไดเพมมาก

ขน ทาใหความตองการการใชนาทงในดานการบรโภค อปโภค การเกษตร คมนาคม อตสาหกรรม และกจกรรมตางๆ ของมนษยมมากเพมขนไปดวย ทาใหนกวชาการดานตางๆ เชน นกวชาการเกษตร วศวกร นกอตนยมวทยา เปนตน ไดใหความสนใจศกษาและแกไขปญหา เพอทจะใหปรมาณนามเพยงพอตอความตองการของมนษย ซงการประมาณคาหรอการคาดหมายจานวนของอตราการระเหยของนาจงเปนสงสาคญในการจดการทรพยากรนาเพอใหเกดความคมคามากทสด รวมทงในการวางแผนและการออกแบบในการสรางแหลงกกเกบนา โดยเฉพาะในพนททมความแหงแลง ซงนาจะตองถกนาไปใชใหเกดประโยชนมากทสด นอกจากนการระเหยของนายงเปนปจจยสาคญปจจยหนงทมผลตอสมดลยของนา

วตถประสงค

เพอวเคราะหการระเหยของนาในประเทศไทย

ผลการวเคราะหและวจารณ คาเฉลยการระเหยในแตละภาคของประเทศไทย บรเวณประเทศไทยตอนบน (ภาคเหนอ ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ ภาคกลางและภาคตะวนออก) มการระเหยเฉลยในคาบ 10 ป (2544-2553) แตกตางกนไปในแตละพนท (รปท 1) โดยในภาคเหนอมการระเหยสงตงแต 150 ถงมากกวา 200 มลลเมตรในเดอนเมษายนมากทสดและลดลงเปนลาดบในเดอนมนาคมและพฤษภาคม สวนบรเวณทการระเหยตากวา 100 มลลเมตร พบในเดอนธนวาคมมากทสดและลดลงเปนลาดบในเดอนมกราคมและพฤศจกายน โดยในเดอนอนพบวามคาการระเหยสวนใหญอยในชวง 100-150 มลลเมตร สาหรบภาคตะวนออกเฉยงเหนอมการระเหยสงสดในเดอนเมษายนและลดลงเปนลาดบในเดอนมนาคมและพฤษภาคมเชนเดยวกบภาคเหนอ แตมคาการระเหยตากวาเลกนอย (150-175 มลลเมตร) โดยในเดอนกนยายนมการระเหยตากวา 100 มลลเมตรมากทสดและลดลงไปในเดอนตลาคมและสงหาคมตามลาดบ สวนเดอนอนๆ มคาการระเหยสวนใหญอยในชวง 100-150 มลลเมตร ภาคกลางมการระเหยสงในเดอนเมษายน และลดลงเปนลาดบในเดอนมนาคมและพฤษภาคมเชนเดยวกบภาคเหนอและภาคตะวนออกเฉยงเหนอ สวนบรเวณทมการระเหยตากวา 100 มลลเมตรสวนใหญอยทางตะวนตกของภาคใตชวงเดอนมถนายนเปนตนไปจนถงเดอนกนยายน สาหรบภาคตะวนออกมการระเหยสงใกลเคยงกนในเดอนมนาคมและเมษายนโดยเฉพาะตอนบนของภาค (150-175 มลลเมตร) สวนเดอนอนๆ มการระเหย 100-125 มลลเมตร ยกเวนเดอนพฤศจกายนถงเดอนมกราคมทมการระเหย 125-150 มลลเมตร เกอบทงหมด การระเหยในภาคใตสวนใหญมคาการระเหยตากวาบรเวณประเทศไทยตอนบน โดยมการระเหยสงสดในเดอนมนาคมและเมษายนใกลเคยงกนคอ 125-150 มลลเมตร ยกเวนทางตอนบนของภาคทมการระเหย 150-175 มลลเมตร สวนเดอนอนๆ สวนใหญตากวา 125 มลลเมตร ยกเวนเดอนกมภาพนธทมการระเหย 100-150 มลลเมตร และเดอนตลาคมถงเดอนธนวาคมทมการระเหยตากวา 100 มลลเมตรใกลเคยงกน

  31

รปท 1 แผนภมแสดงปรมาณนาระเหยเฉลยในรอบ 10 ป (พ.ศ.2544-2553)

คาเฉลยการระเหยในแตละเดอน เดอนมกราคม เปนเดอนทอยในชวงฤดหนาว พนทสวนใหญของประเทศไทยมการระเหยอย

ในชวงประมาณ 100-125 มลลเมตร สวนบรเวณทมการระเหยสงทสดอยทางตอนกลางและตอนลางของภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอกบภาคตะวนออก และดานตะวนตกของภาคกลางตอกบภาคใตตอนบนโดยมคาเฉลยท 125-150 มลลเมตร โดยบรเวณทมการระเหยสงทสดมคาเฉลย 191.1 มลลเมตร ทอาเภอปากชอง จงหวดนครราชสมา สาหรบพนททมการระเหยตาสดสวนใหญอยบรเวณภาคเหนอตอนบน โดยมคาเฉลย 50-100 มลลเมตร ดงแสดงในรปท 2

เดอนกมภาพนธ เปนเดอนทอยในชวงปลายฤดหนาวเขาสชวงตนฤดรอน ประเทศไทยมการระเหยเพมขนจากเดอนมกราคมในเกอบทกภาค โดยบรเวณทมการระเหย 125-150 มลลเมตรอยใกลเคยงกบบรเวณเดมคอทางตอนกลางและตอนลางของภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอกบภาคตะวนออกและเพมพนทมากขนในภาคกลางและภาคใตเกอบทงภาค สวนบรเวณทมคาระเหยสงทสดยงคงเปนบรเวณเดมคอ อาเภอปากชอง จงหวดนครราชสมา สวนภาคตะวนออกเดอนนมการระเหยลดลงโดยเฉพาะทางตอนลางของภาค สาหรบภาคเหนอมการระเหยเพมมากขนอยในชวง 100-125 มลลเมตร ยกเวนตอนบนสดของภาคยงมการระเหยตากวา 100 มลลเมตรใกลเคยงกบเดอนมกราคม ดงแสดงในรปท 3

  32

รปท 2 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนมกราคม   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

รปท 3 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนกมภาพนธ   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

เดอนมนาคม ประเทศไทยอยในชวงฤดรอน ทกพนทมการระเหยเพมขนจากเดอนกมภาพนธ โดยบรเวณประเทศไทยตอนบนสวนใหญมการระเหยในชวง 150-175 มลลเมตร ยกเวนภาคเหนอตอนบน ภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนบน ภาคตะวนออกตอนลางและภาคใตทมการระเหยตากวาพนทอนๆ โดยมคาการระเหย 125-150 มลลเมตร สวนพนททมการระเหยตาสดเดอนนอยทางตอนบนของภาคเหนอบรเวณจงหวดเชยงราย ดงแสดงในรปท 4

เดอนเมษายน เดอนนเปนเดอนทการระเหยมากทสดของประเทศไทย พนทสวนใหญในประเทศไทยตอนบนและภาคใตตอนบนมการระเหยเฉลยในชวง 150-200 มลลเมตร โดยพนททมการระเหยสงกวาพนทอน (175-200 มลลเมตร) สวนใหญอยทางตะวนตกของภาคเหนอ ดานตะวนตกและตอนบนของภาคกลาง และดานตะวนตกของภาคตะวนออกเฉยงเหนอ โดยบรเวณทมการระเหยสงทสดคอ จงหวดตาก สาหรบพนททมการระเหยตากวาทอนๆ (ตากวา 150 มลลเมตร) ไดแกตอนบนสดของภาคเหนอ ภาคตะวนออกตอนลาง ภาคใตตอนกลางและตอนลาง ดงแสดงในรปท 5

  33

รปท 4 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนมนาคม   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

รปท 5 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนเมษายน   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

เดอนพฤษาคม เปนเดอนทอยในชวงปลายฤดรอนและเรมเขาสฤดฝน ประเทศไทยเรมมการระเหยลดลงจากเดอนเมษายนในเกอบทกพนท โดยพนทบรเวณตอนกลางของประเทศ ไดแกภาคเหนอตอนลางตอกบตอนกลาง ภาคกลาง และดานตะวนตกของภาคตะวนออกเฉยงเหนอ เปนพนททมการระเหยสงกวาพนทอนๆ (150-175 มลลเมตร) สวนพนทบรเวณอนๆ รวมถงภาคใตตอนบนและบางพนทของภาคใตฝงตะวนออกมการระเหยอยในชวง 125-150 มลลเมตร ยกเวนพนทสวนใหญของภาคใตตอนกลางและตอนลาง และตอนลางของภาคตะวนออกมการระเหยตากวาพนทอนๆ (100-125 มลลเมตร) โดยเฉพาะบรเวณดานตะวนตกของภาคกลางมการระเหยลดลงจากเดอนเมษายนชดเจนกวาบรเวณอน ดงแสดงในรปท 6

เดอนมถนายน ประเทศไทยอยในชวงฤดฝน ยงมการระเหยลดลงจากเดอนพฤษภาคมเกอบทวไปยกเวนในภาคกลางตอนลางตอกบดานตะวนตกของภาคตะวนออกเฉยงเหนอทยงมการระเหยสงใกลเคยงกบเดอนพฤษภาคม (150-175 มลลเมตร) สวนดานตะวนตกของภาคกลาง ดานตะวนตกและตอนบนของภาคเหนอ ดานตะวนออกของภาคตะวนออกเฉยงเหนอ และตอนลางของภาคตะวนออกมการระเหยลดลงโดยอยในชวง 100-125 มลลเมตร สวนภาคใตเดอนนการระเหยสวนใหญไมเปลยนแปลงจากเดอนพฤษภาคม ดงแสดงในรปท 7

  34

รปท 6 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนพฤษภาคม   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

รปท 7 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนมถนายน   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

เดอนกรกฎาคม การระเหยในเดอนนคลายคลงกบเดอนมถนายน ยกเวนบรเวณทมการระเหยลดลงไดเพมพนทขนในภาคเหนอ และตอนบนของภาคตะวนออกเฉยงเหนอ สวนภาคใตเดอนนการระเหยสวนใหญไมเปลยนแปลงจากเดอนพฤษภาคม และเดอนมถนายน ยกเวนภาคใตตอนบนทมการระเหยลดลง ดงแสดงในรปท 8

เดอนสงหาคม เปนเดอนทอยในชวงฤดฝนการระเหยในเดอนนคลายคลงกบเดอนกรกฎาคม ยกเวนบรเวณภาคเหนอและภาคตะวนออกเฉยงเหนอทมการระเหยลดลงมากขน และเพมพนทมากขน โดยบรเวณทการระเหยในชวง 125-150 มลลเมตร สวนใหญอยในภาคกลางและดานตะวนตกของภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนลาง สวนบรเวณทมการระเหยสงทสดคอ อาเภอปากชอง จงหวดนครราชสมา สาหรบภาคใตเดอนนการระเหยสวนใหญไมเปลยนแปลงจากเดอนกรกฎาคม ดงแสดงในรปท 9

  35

รปท 8 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนกรกฎาคม   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

รปท 9 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนสงหาคม   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

เดอนกนยายน เปนเดอนทพนทของประเทศไทยสวนใหญมการระเหยตาทสด โดยมการระเหย

เฉลย 100-125 มลลเมตรเกอบทกพนทของประเทศ โดยบรเวณทมการระเหยในชวง 75-100 มลลเมตร มหลายพนทไดแก ดานตะวนออกของภาคเหนอตอนบน ดานตะวนออกของภาคตะวนออกเฉยงเหนอตอนลาง และดานตะวนตกของภาคกลางตอนบน และมบางบรเวณทมการระเหยสงกวาพนทอนๆ (125-150 มลลเมตร) ไดแกบางพนทของภาคกลางตอนลางและภาคใตตอนลางสด ดงแสดงในรปท 10

เดอนตลาคม มการระเหยใกลเคยงกบเดอนกนยายน แตบรเวณทมการระเหยสงกวาพนทอน (125-150 มลลเมตร) ไดเพมพนทขนในภาคตะวนออกเฉยงเหนอ สวนภาคใตบรเวณทมการระเหยลดลงไดเพมพนทขนโดยเฉพาะทางฝงตะวนตกของภาค ดงแสดงในรปท 11

  36

รปท 10 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนกนยายน   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

รปท 11 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนตลาคม   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

เดอนพฤศจกายน ประเทศไทยมพนทการระเหยลดลง (75-100 มลลเมตร) จากเดอนตลาคมใน

ภาคเหนอตอนบนและภาคใตตอนกลาง สวนภาคตะวนออกเฉยงเหนอดานตะวนตกและภาคตะวนออก มการระเหยเพมขน โดยบรเวณทมการระเหยสงสด อยทอาเภอปากชอง จงหวดนครราชสมา ดงแสดง ในรปท 12

เดอนธนวาคม เปนเดอนทอยในชวงฤดหนาวและมการระเหยลดลงจากเดอนพฤศจกายนในภาคเหนอโดยเฉพาะทางตอนบนของภาค สวนพนทอนๆ รปแบบการระเหยคลายคลงกบเดอนพฤศจกายน ยกเวนภาคใตฝงตะวนตกทมการระเหยเพมขนเลกนอยจากเดอนพฤศจกายน ดงแสดงในรปท 13

  37

รปท 12 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนพฤศจกายน   คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

รปท 13 แสดงปรมาณนาระเหยเดอนธนวาคม  คาบ 10 ป (พ.ศ.2544‐2553) 

สรปผล

จากการศกษาการระเหยของนาในประเทศไทย โดยการรวบรวมขอมลการระเหยของนาจากสถานของกรมอตนยมวทยาในชวง 10 ปทผานมา พบวาการระเหยของนามความแตกตางกนออกไปในแตละพนทโดยพนทบรเวณประเทศไทยตอนบนสวนใหญมการระเหยของนาสงกวาพนทในบรเวณภาคใต โดยเฉพาะพนทบรเวณดานตะวนตกของภาคตะวนออกเฉยงเหนอ ภาคกลาง และตอนบนของภาคตะวนออก นอกจากนผลการวเคราะหขอมลดงกลาวแสดงใหเหนวา ชวงทมการระเหยของนาสงอยในชวงเดอนมนาคม เมษายน และพฤษภาคม โดยทเดอนเมษายนมปรมาณการระเหยของนาสงทสดในรอบปซงเปนชวงทประเทศไทยมอณหภมสงทสดในรอบปเชนกน

เอกสารอางอง ธวธชย พฤกษะวน 2521, คาแนะนาการตรวจนาระเหยแบบถาด กองอตนยมวทยาอทก กรมอตนยมวทยา กระทรวงคมนาคม สมศกด โทสงคหะทสากล 2528, การประมาณคาการคายนาในภาคกลางของประเทศไทย กองอตนยมวทยาอทก กรมอตนยมวทยา กระทรวงคมนาคม อนรตน ศฤงคารภาษต 2548, การประมาณคาการคายระเหยนาในภาคเหนอของประเทศไทย กองการศกษาและวจย กรมอตนยมวทยา กระทรวงเทคโนโลยสารสนเทศและการสอสาร

  38

แบบจาลองในการประมาณคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมสาหรบประเทศไทย โดยใชขอมลอตนยมวทยา Global Solar Radiation Estimation Model for Thailand using Meteorological Data เกษรนตร หานประเสรฐ1

Kesrin Hanprasert1

บทคดยอ

การวจยครงนมวตถประสงคเพอหาแบบจาลองในการประมาณคาความเขมรงสดวงอาทตยรวม (Global solar radiation) สาหรบแตละภาคของประเทศไทยจากกลมสมการแสดงความสมพนธระหวางปจจยตางๆ ทเกยวของคอ ความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวน (Daily global solar radiation) คาความชนสมพทธ อณหภมเฉลยรายวน อณหภมสงสด-ตาสด และความยาวนานของแสงแดด โดยใชการถดถอยเชงเสนและการถดถอยพหคณมาวเคราะหหาสมการแสดงความสมพนธระหวางขอมลทไดจากสถานอตนยมวทยาทเปนตวแทนของพนท 5 ภมภาคของประเทศคอ เชยงใหม, อบลราชธาน, สงขลา และภเกต (ใชขอมลตงแตป พ.ศ. 2546-2551) และกรงเทพมหานคร (ใชขอมลตงแตป พ.ศ. 2538-2551) เมอใชวธการทางสถตคอ Root Mean Square Error (RMSE), Mean Bias Error (MBE) และ Mean Percentage Error (MPE) มาทดสอบความถกตองของแบบจาลองเทยบกบขอมลของสถานนนๆ ซงไดจากการตรวจวดจรงในป พ.ศ. 2552-2553 พบวามความถกตองอยในเกณฑทสามารถยอมรบได หลงจากนนจงทดลองใชแบบจาลองของแตละภาคทไดมาประมาณคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมของสถานอตนยมวทยาอนๆ ในภาคนนๆ และเมอทดสอบความถกตองของแบบจาลองพบวามความถกตองรอยละ 90.5-98 ดงนนจงสามารถนาแบบจาลองดงกลาวมาประยกตใชกบขอมลการตรวจวดของสถานอตนยมวทยาในทกภมภาคของประเทศไทยได คาสาคญ : ความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวน คาคงทรงสดวงอาทตย มมเดคลเนชน

Abstract The purpose of this study was to obtain the global solar radiation model for each region of Thailand from equations expressing the relations among associated parameters: daily global solar radiation, relative humidity, averaged daily temperature, maximum and minimum temperatures, and sunshine duration by using both linear and multiple regression analyses to obtained sets of analyzed from the input data taken from 5 meteorological stations, each of which are situated in different meteorological regions: Chiang Mai, Ubon Ratchathani, Songkla and Phuket (using data since 2003 until 2008) as well as Bangkok (using data since 1995 until 2008). Once Root Mean Square Error (RMSE), Mean Bias Error (MBE) and 1 นกอตนยมวทยา สานกพฒนาอตนยมวทยา กรงเทพมหานคร

Mean Percentage Error (MPE) were applied to test the accuracy of each model, compared with real data observed at each representative station since 2009 until 2010, it was found to be in the acceptable levels. Afterwards, each regional global solar radiation model was used to calculate the values of global solar radiation at other meteorological stations in the same region. It was discovered that its accuracies were 90.5-98 %. Therefore, the acquired models are suitable to be applied in observed meteorological data in all regions of Thailand.

คานา พลงงานการแผรงสของดวงอาทตยทโลกไดรบจะมบทบาทสาคญตอการดารงชวตประจาวนของสงมชวตตางๆ ทอาศยอยบนโลกเปนอยางมาก ซงไดมการนาพลงงานการแผรงสจากดวงอาทตยมาใชประโยชนในกจกรรมดานตางๆ มากมาย อาทเชน การใหแสงสวาง การอบแหงโดยใชพลงงานแสงอาทตย การผลตกระแสไฟฟาจากแผงโซลารเซลล เปนตน โดยปรมาณความเขมรงสดวงอาทตยทตกกระทบ ณ ตาแหนงใดๆ จะขนอยกบสภาพอากาศในบรเวณนน ประกอบกบปจจบนไดเกดสภาวะโลกรอน อนเนองมาจากปรากฎการณการเปลยนแปลงภมอากาศทเกดขนทวโลก ซงปรมาณความเขมรงสดวงอาทตยทไดรบจะเปนการบอกถงสภาพของภมอากาศทเปลยนแปลงไปในแตละพนท จงมความจาเปนทจะตองทาการตรวจวดปรมาณความเขมรงสดวงอาทตย เพอนาขอมลมาใชประกอบในการศกษาการเปลยนแปลงของสมดลพลงงานการแผรงสระหวางโลกและบรรยากาศ แตเนองจากเครองมอทใชในการตรวจวดมราคาแพงทาใหไมสามารถตดตงเครองมอ เพอใชในการตรวจวดไดอยางครอบคลมในทกพนท ดงนนการนาขอมลอตนยมวทยา เชน ความชนสมพทธ อณหภม อณหภมสงสด-ตาสด และคาความ ยาวนานของแสงแดดมาวเคราะหหาความสมพนธกบปรมาณความเขมรงสดวงอาทตยทตรวจวดได โดยใชวธการถดถอยเชงเสนและการถดถอยพหคณ จะเปนอกวธการหนงทสามารถนามาใชในการประมาณและคาดหมายปรมาณความเขมรงสดวงอาทตยรวมได

อปกรณและวธการ ขอมลทนามาใชในการวเคราะหเพอหาแบบจาลองทเหมาะสมในการประมาณคาความเขมรงส

ดวงอาทตยรวมรายวนในแตละภมภาคของประเทศ กลาวคอ ภาคเหนอ ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ ภาคกลาง ภาคใตฝงตะวนออก และภาคใตฝงตะวนตก จะไดมาจากขอมลการตรวจวดทสถานอตนยมวทยาเชยงใหม อบลราชธาน กรงเทพมหานคร (บางนา) สงขลา และภเกต ตามลาดบ โดยขอมลทนามาใชจะประกอบไปดวยขอมลความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวน ขอมลความชนสมพทธ อณหภม ความยาวนานของแสงแดด อณหภมตาสด-สงสดสด ซงมรายละเอยดของขอมลทนามาวเคราะหดงแสดงในตารางท 1

40

ตารางท 1 รายละเอยดของขอมลทนามาใชในการวเคราะหหาแบบจาลองในการประมาณคาความเขม รงสดวงอาทตยรวมรายวนในแตละภมภาค

รายชอสถานอตนยมวทยา

ชวงเวลา ในการวเคราะห

ละตจด

ลองจจด

ชวงเวลาในการทดสอบ ความถกตองของแบบจาลอง

หมายเหต

เชยงใหม 2546-2551 18.78 98.98 2552-2553 * อบลราชธาน 2546-2551 15.25 104.87 2552-2553 * กรงเทพ (บางนา) 2538-2551 13.40 100.37 2552-2553 ** สงขลา 2546-2551 7.20 100.60 2552-2553 * ภเกต 2546-2551 8.13 98.30 2552-2553 * หมายเหต

* หมายถง ขอมลความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนทไดจากการตรวจวดของภาควชาฟสกส มหาวทยาลยศลปากร

** หมายถง ขอมลความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนทไดจากการตรวจวดของกรมอตนยมวทยา

ในการวเคราะหเพอหาแบบจาลองสาหรบการประมาณคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนจะใชวธการทางสถตในการวเคราะหความสมพนธของขอมลทงสองโดยใชการวเคราะหการถดถอยแบบเชง

เสนและแบบพหคณ ซงจะมรปแบบของความสมพนธระหวางตวแปรอสระ ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

0HH และตวแปรตาม ( )N

ดงแสดงในสมการท (1) โดยในการวเคราะหสหสมพนธของสถานอตนยมวทยาเชยงใหม และอบลราชธานจะวเคราะหแยกเปนฤดหนาว และฤดรอน-ฤดฝน เนองจากในชวงฤดหนาวคาอณหภมทนามาวเคราะหของสถานทงสองจะมคาแตกตางจากฤดกาลอนคอนขางมากทาใหไมสามารถวเคราะหความสมพนธของขอมลทงสองได จงตองทาการวเคราะหแยกจากฤดกาลอน

( )NbaHH

+=0

(1)

เมอ H คอ ความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนทไดจากการตรวจวด ( 2mMJ )

0H คอ ความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนนอกบรรยากาศโลก (extraterrestrial solar radiation, 2mMJ )

N คอ ตวแปรทางอตนยมวทยา ไดแก relative sunshine ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

0SS ,

อณหภมอากาศ ( )T , ความชนสมพทธ ( )RH และอตราสวนระหวาง อณหภมตาสด-สงสด ( )θ

a คอ คาคงท คอ สมประสทธการถดถอย b คอ คาความยาวนานแสงแดดสงสดในกรณททองฟาปราศจากเมฆ (ชม.) 0S

41

0H

H คอ คา clearness index ซงเปนคาอตราสวนระหวางคาความเขมรงสดวงอาทตย

รวมรายวนทไดจากการตรวจวดและคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนนอกบรรยากาศโลก โดยจะสามารถหาคาไดจากสตรของ Iqbal (Iqbal M, 1993) ดงสมการท (2)

( ) ( ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= sssc EIH ωφδφδωππ

coscoscossinsin180

2400 ) (2)

เมอ คอ คาคงทรงสดวงอาทตย (Solar constant) = 1367 scI 2mW

0E คอ คาหกแกระยะทางระหวางโลก-ดวงอาทตย (eccentricity correction factor)

sω คอ มมชวโมงของดวงอาทตยทตกดน (sunset hour angle) (องศา) δ คอ มมเดคลเนชน (declination) ของดวงอาทตย (องศา) φ คอ ละตจดของสถานตรวจวดความเขมรงสดวงอาทตย (องศา) คาหกแกระยะทางระหวางโลก-ดวงอาทตย ( )0E หาไดจากสมการท (3)

Γ+Γ+Γ+Γ+=

2sin000077.02cos000719.0sin001280.0cos034221.0000110.10E (3)

เมอ คอ day angle มหนวยเปนเรเดยนท ซงจะมคาตามสมการท (4) Γ

( )365

12 −=Γ ndπ , คอ จานวนวนในแตละป (4) nd

คามมชวโมงของดวงอาทตยทตกดน ( )sω ไดจากการคานวณตามสมการท (5)

( )δφω tantancos 1 −= −s (5)

มมเดคลเนชน ( )δ สามารถหาไดจากสมการท (6)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛

Γ+Γ−Γ+Γ−

Γ+Γ−=

πδ 180

3sin00148.03cos002697.02sin000907.02cos006758.0

sin070257.0cos399912.0006918.0 (6)

สาหรบคา หาไดจากสตรของ Iqbal (Iqbal M, 1993) ดงแสดงในสมการท (7) 0S

( )δφ tantancos152 1

0 −= −S (7)

เมอ φ คอ ละตจดของสถานตรวจวดความเขมรงสดวงอาทตย (องศา) δ คอ มมเดคลเนชน (declination) ของดวงอาทตย (องศา) หาคาไดจากสมการท (6) ในการทดสอบความถกตองของแบบจาลอง เพอนาสมการสหสมพนธทวเคราะหไดไปประยกตใช

งานกบพนทในแตละภมภาคของประเทศ จะทาการทดสอบความถกตองใน 2 ขนตอนดวยกน คอ - ข นตอนท 1 ทดสอบแบบจาลองทวเคราะหไดกบขอมลการตรวจวดในแตละสถาน - ขนตอนท 2 นาแบบจาลองทไดจากการทดสอบดวยวธการทางสถตในขนตอนแรก ทมความ

คลาดเคลอนในการประมาณคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนนอยทสดมาทดสอบ

42

ความถกตองกบขอมลความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนทตรวจวดไดจากสถานตางจงหวดจานวน 20 สถาน ดงแสดงในตารางท 2

ตารางท 2 รายละเอยดของขอมลการตรวจวดความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนทนามาใชในการ ทดสอบความถกตองของแบบจาลองในแตละภมภาค

ภมภาค รายชอสถาน

ภาคเหนอ สถานอตนยมวทยาแมสะเรยง, นาน, พษณโลก, เพชรบรณ ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ สถานอตนยมวทยาเลย, หนองคาย, นครพนม, ขอนแกน, สรนทร ภาคกลาง สถานอตนยมวทยากรงเทพมหานคร, ทองผาภม, กาญจนบร, ลพบร ภาคใตฝงตะวนออก สถานอตนยมวทยาประจวบครขนธ, ชมพร, สราษฎรธาน (พนพน),

เกาะสมย, หาดใหญ, นราธวาส ภาคใตฝงตะวนตก สถานอตนยมวทยาตรง

วธการทางสถตทนามาใชในการทดสอบความถกตองของแบบจาลองคอ Root mean

square error (RMSE), Mean bias error (MBE) และ Mean percentage error (MPE) ซงหาคาดงกลาวไดจากสมการท (8) ถง (10)

( )[ ]{ } 212 / nHHRMSE obscal∑ −= (8)

( )[ ] nHHMBE obscal /∑ −= (9)

nH

HHMPE

obs

calobs /100⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

−= ∑ (10)

เมอ คอ คาความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนทไดจากการคานวณ calH

คอ คาความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนทไดจากการตรวจวด obsH

n คอ จานวนขอมลทนามาวเคราะห แสดงวาคาทไดจากการคานวณมคาตากวาคาทไดจากการตรวจวด 0<MBE

แสดงวาคาทไดจากการคานวณมคาสงกวาคาทไดจากการตรวจวด 0>MBE

แสดงวาแบบจาลองมความถกตองอยในระดบทสามารถ %10%10 +≤≤− MPE

นามาใชงานได

ผลและวจารณ สมการสหสมพนธจากการวเคราะหการถดถอยแบบเชงเสนและพหคณของสถานอตนยมวทยาเชยงใหม อบลราชธาน กรงเทพมหานคร สงขลา และภเกตทวเคราะหไดจะมลกษณะความสมพนธของ ตวแปรเปนแบบเชงเสน โดยคาสมประสทธสหสมพนธ ( )r และสมประสทธการตดสนใจ ( )2R ทไดจากการวเคราะหสหสมพนธของทง 5 สถานจะมคาอยระหวาง 0.79-0.96 และ 0.62-0.92 ตามลาดบ ซงหมายความวารอยละ 62-92 ของคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนจะสามารถคานวณคาไดจาก

43

ขอมลอตนยมวทยา และผลการทดสอบความถกตองของสมการสหสมพนธทไดจากการวเคราะหสมการการถดถอยแบบเชงเสนและพหคณในแตละสถานแสดงในตารางท 3 และ 4 ตารางท 3 ผลการทดสอบความถกตองของสมการสหสมพนธในทกกรณทวเคราะหไดของสถานเชยงใหม และอบลราชธาน

สถานอตนยมวทยา ผลการทดสอบในฤดหนาว (RMSE ( )2mMJ , MBE, MPE)

ผลการทดสอบในฤดรอน-ฝน (RMSE ( )2mMJ , MBE, MPE)

เชยงใหม 1.6-2.3, -0.02-0.85, 1.0-6.1 1.8-3.8, -0.2-0.67, 1.4-7.0 อบลราชธาน 1.0-3.5, -0.45-3.1, 0.5-17.0 2.1-3.6, -1.4-1.3, 0.1-9.2

ตารางท 4 ผลการทดสอบความถกตองของสมการสหสมพนธในทกกรณทวเคราะหได ของสถานกรงเทพมหานคร (บางนา) สงขลา และภเกต

สถานอตนยมวทยา ผลการทดสอบในทกฤดกาล (RMSE ( )2mMJ , MBE, MPE)

กรงเทพมหานคร (บางนา) 1.7-4.3, -0.06-3.03, 2.4-23.1 สงขลา 1.8-8.6, -3.7-5.14, 0.05-25.0 ภเกต 1.6-8.7, -1.5-4.17, 0.04-30.0

จากการทดสอบความถกตองของแบบจาลองกบสถานตางจงหวด 20 สถาน จะพบวาเมอนาไปใชงานจะมความคลาดเคลอนในการประมาณคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนบรเวณภาคเหนอ ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ ภาคกลาง ภาคใตฝงตะวนออก และภาคใตฝงตะวนตกรอยละ 2-7, 6.1-8.8, 0.6-4.4, 1-9.5 และ 6 ตามลาดบ และคา MBE มคานอยกวารอยละ 10 ดงนนจงสามารถนาแบบจาลองไปประยกตใชงานในแตละภมภาคไดตอไป

สรป สมการสหสมพนธทเหมาะสมสาหรบใชในการประมาณคาความเขมรงสดวงอาทตยรวมรายวนกบพนทในแตละภมภาคของประเทศ แสดงในตารางท 5 และ 6 ตารางท 5 สมการสหสมพนธของแบบจาลองทเหมาะสมสาหรบภาคเหนอและภาคตะวนออกเฉยงเหนอ

ภมภาค แบบจาลองในฤดหนาว แบบจาลองในฤดรอน-ฤดฝน ภาคเหนอ 0776.1018.0

0+−= T

HH 4930.02520.03510.0

00+−= θ

SS

HH

1510.06740.00280.00

+−= θTHH

ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ 9450.00010.04760.00

+−−= RHHH θ 4400.10070.0660.0

0

+−−= RHHH θ

44

ตารางท 6 สมการสหสมพนธของแบบจาลองทเหมาะสมสาหรบภาคกลาง ภาคใตฝงตะวนออก และภาคใตฝงตะวนตก

ภมภาค แบบจาลอง ภาคกลาง 3770.0261.10340.0

0

+−= θTHH

ภาคใตฝงตะวนออก 0001.20200.00

+−= RHHH

ภาคใตฝงตะวนตก 2140.20940.00

−= THH

เอกสารอางอง

Reddy SJ., An empirical method for estimation of the total solar radiation., Sol Energy 1971; 13. Falayi E.O., Adepitan J.O., Rabiu A.B., Empirical model for the correlation of global solar radiation with meteorological data for Iseyin., Nigeria, Int J Phys sciences 2008; 3(9): 210-16. Iqbal M., An introduction to solar radiation., New York: Academic Press; 1983. Khogali A., Solar radiation over Sudan--comparison of measured and predicted data., Sol Energy 1983; 31: 41-53. Kirtikara, K. and Siriprayuk, T., Relationships between some meteorological data of Thailand., Proc of the Symposium on Solar Science and Technology, Bangkok, Thailand 1980. Reddy SJ., An empirical method for estimation of the total solar radiation., Sol Energy 1971; 13. Serm J,Korntip T., A model for the estimation of global solar radiation from sunshine duration for Thailand., The joint international conference on Suitable energy and environment (SEE) 2004: 11-14. Tiris M, Tiris C, Ture E., Correlations of monthly average daily global, diffuse and beam radiations with hours of bright sunshine in Gebze., Turkey, Energ Convers Manage 1996; 37: 1417-21. Togrul IT, Onat E., A study for estimating soalr radiation in Elazig using geographical and meteorological data., Energ Convers Manage 1999; 40: 1577-84. Trabea AA, Shaltout MAM., Correlation of global solar radiation with meteorological parameters over Egypt., Renew Energy 2000; 21: 297-308. Turton SM., The relationship between total irradiation and sunshine duration in the humid tropics., Sol Energy 1987; 38: 353-4

45

การพฒนาสมการลดทอนคลนแผนดนไหวสาหรบสถานตรวจวดแผนดนไหวในประเทศไทย Updating Framework for Site-Specific Attenuation Relation of Seismic Ground Motion in Thailand กรรณการ พลเจรญศลป

1 Kannika Poolcharuansin

1

บทคดยอ งานวจยนเสนอสมการลดทอนแผนดนไหวสาหรบคาความเรงของพนดนสงสด (Peak Ground Acceleration, PGA) และ สเปกตรมผลตอบสนองของความเรงทความหนวง 5 % (5 % damped spectral acceleration, Sa) สาหรบสถานตรวจวดแผนดนไหวเชยงใหม (CMMT) ซงตงอยบนชนหน เนองจากบนทกขอมลความเรงแผนดนไหวของประเทศไทยมนอยและสวนใหญมขนาดนอยกวา 1 gal ดงนนในงานวจยนไดประยกตสถตเบยเซยนมาใชพฒนาสมการลดทอนคลนแผนดนไหวทเหมาะสมกบประเทศไทยโดยพฒนาสมการทเสนอโดย Idriss ในป พ.ศ. 2545 และเพมคา site effect term และ error term ลงในสมการ จากการเปรยบเทยบผลการทานายความสมพนธของการลดทอนของคลนแผนดนไหวทเสนอโดย Idriss กบขอมลทตรวจวดไดจรง พบวาความสมพนธของการลดทอนของ PGA ทเสนอโดย Idriss ประเมนคาสงเกนความเปนจรง แตสาหรบความสมพนธของการลดทอนของ Sa ประเมนไดตากวาคาความเปนจรง ในขณะทสมการทเสนอโดยงานวจยนมผลการทานายใกลเคยงกบขอมลทตรวจวดไดจรงมากกวาสมการทเสนอโดย Idriss คาสาคญ : สมการลดทอนแผนดนไหว สถตเบยเซยน

Abstract We propose the attenuation relations for peak ground acceleration (PGA) and 5 %

damped spectral acceleration (Sa) applicable to the CMMT site which is located on rock. From the ground motion records, Thailand has only a few ground motion data and most of peak ground acceleration smaller than 1 gal. By this reason, Bayesian updated technique was used for construct the attenuation relation for Thailand base on past attenuation relation proposed by Idriss in 2002. In this study, we added a site effect term and error term to the Idriss attenuation relation using the Bayesian update technique. From the comparison of the prediction by The Idriss attenuation relation and the observed data, we found that the Idriss attenuation relation overestimates PGA but underestimates Sa. The prediction from the updated attenuation relation for PGA and Sa proposed by this study is much closer to the observations than those by the Idriss attenuation relation. 1 นกอตนยมวทยา สานกเฝาระวงแผนดนไหว กรงเทพมหานคร

คานา ภยพบตทเกดจากแผนดนไหวในปจจบนทวความรนแรงมากขนกวาอดตทผานมา สงผลกระทบตอ

ชวตและทรพยสนของประชาชนในวงกวาง ดงนนวศวกรรมแผนดนไหวมความสาคญมากในปจจบน การสรางสงกอสรางในประเทศไทยควรไดรบการออกแบบใหตานภยแผนดนไหว ในงานวจยนไดเสนอสมการลดทอนคลนแผนดนไหวของความเรงสงสดของพนดน (Peak Ground Acceleration, PGA) และ สเปกตรมผลตอบสนองของความเรงทความหนวง 5 % (5 % damped Spectral Acceleration, Sa) สาหรบพนท จ.เชยงใหม ผลลพธของงานวจยสามารถใชสาหรบการออกแบบโครงสรางอาคารและสงกอสรางใหเหมาะสมกบระดบความรนแรงของแผนดนไหวในพนทและผลลพธทไดสามารถนาไปประยกตใชในการทาแผนทเสยงภยแผนดนไหวเชงความนาจะเปนของประเทศไทยได ในปจจบนมสมการลดทอนแผนดนไหวทพฒนาจากทฤษฎสถตเบยเซยน เนองจากทฤษฏนสามารถลดคาความไมแนนอนจากสมการลดทอนแผนดนไหวทมอยแลว (Wang and Takada, 2006) สมการลดทอนทใชสาหรบเฉพาะพนท เปนสมการพนฐานทมตวแปรเกยวของกบพนท ยกตวอยางเชน สภาพทางธรณวทยา, ภมประเทศ และอนๆ

ขอมลและวธการ คลนแผนดนไหวทใชในงานวจยนเปนขอมลจากสถานตรวจวดแผนดนไหวของกรมอตนยมวทยาและ

ขอมลทบนทกจาก Harvard Central Moment Tensor (CMT) catalog ระหวางป 2549 ถง 2552 และ จาก United States Geological Survey (USGS) พนททใชในการศกษาอยระหวาง ละตจดท -8° ถง 32° N และลองจจดท 90°E ถง 110°E ขนาดแผนดนไหวระหวาง 4.5 ถง 9.5 รกเตอร ในงานวจยนจะใชขอมลความเรงแผนดนไหวทบนทกไดจากสถาน CMMT ซงตงอยบนเชงเขาดอยสเทพ จงหวดเชยงใหม ขอมลทงหมด 37 เหตการณ 111 คลนแผนดนไหวบนทกดวย sampling rate 100 Hz (รปท 1)

ในงานวจยนพฒนาสมการทนาเสนอโดย Idriss (2002) โดยใชสถต เบยเซยนมาทาการวเคราะห

( )ˆ , ,...GM g M R s ε= + + (1)

GM สมการลดทอนแผนดนไหวทพฒนาจากทฤษฎสถตเบยเซยน สมการลดทอนแผนดนไหวทนาเสนอโดย Idriss ในป พ.ศ. 2545 g ตวแปรทเกยวของกบพนท (ตวแปรสม) s ε ตวแปรสมทมคา mean เทากบศนย และคาความแปรปรวน 2

εσ ทฤษฎบทเบยเซยนสาหรบการหาคา ความนาจะเปนภายหลง จะสะทอน เหนถงขอมลใหมทไดจากการตรวจวดเพมเขาไป

( | ) ( | ) ( )f y cL y pθ θ θ= (2)

รปท 1 ตาแหนงแผนดนไหว 37 θ การประมาณคาทไมทราบ (ตวแปรแบบสม) เหตการณทใชในงานวจยน y ขอมลทตรวจวดได c Normalizing factor ( )p θ Prior distribution ทเกยวของกบ θ กอนเพมขอมลชดใหม ( | )L yθ ฟงกชน Likelihood

47 ( | )f yθ posterior distribution ทเกยวของกบ θ หลงเพมขอมลชดใหม

Prior distribution ของ θ Prior distribution ใชในการอธบายลกษณะของสมการลดทอนทมอยกอนทจะไดขอมลทตรวจวดใหม ในทน prior distribution เกยวกบการใชสมการลดทอนของตางประเทศทนาเสนอโดย Idriss ในป พ.ศ. 2545 เนองจากเปนสมการทเหมาะสมกบประเทศไทยมากทสด (เจรญยทธ, 2550) ในกรณของประเทศไทยเปนประเทศทไมไดตงอยบนพนทเสยงภยแผนดนไหวรนแรงเชนประเทศญปน อนโดนเซย และสหราช อาณาจกร ทาใหมขอมลอตราเรงแผนดนไหวทตรวจวดไดนอยมาก และสวนมากจะมขนาดนอยกวา 1 gal ทาใหไมทราบขอมลเกยวกบแผนดนไหวมากนก ในเชงสถตเบยเซยนจดวาเปนกรณทรคาทเกยวของกบ θ นอยมาก (non-informative case) และคาของ s และ 2

εσ เปนอสระตอกน ในการใชกฏของ Jeffrey แสดงถงคา non-informative prior สาหรบพารามเตอร S เปนแบบ

locally uniform และ 22

1( ) p εε

σ ασ

สาหรบ 2εσ ดงนนสามารถแสดงคา non-informative prior ได

ดงสมการท 3

22

1( , ) p s εε

σ ασ

(3)

ฟงกชน Likelihood สาหรบคา inexact model ในสมการท 4, เทอมของ kγ (random correction term) จะเพม

เขาไป

ˆ ( , ,..)k ky s f m r kγ= + + k=1,2,…,n (4)

คา kγ คอคาความคลาดเคลอนจากแบบจาลองและจากการตรวจวด หากความคลาดเคลอนจากการตรวจวดถกประมาณคาวานอยมากในทนจะพจารณาคาตรวจวดเปนคาทถกตอง สวนมากไมจาเปนทจะตองแบงแยกคาความคลาดเคลอนทงสองแบบแตจะประมาณใหเปน normal with zero mean และ variance , 2

εσ โดยฟงกชน likelihood จะแสดงดงสมการท 5

( ) ( )( )2/ 22 2

21

ˆ , ,...1( , ) exp2

nn i i i i

i

y g m r sL s ε ε

ε

σ α σσ

−

=

⎧ ⎫⎡ ⎤− −⎪ ⎪⎢ ⎥−⎨ ⎬⎢ ⎥⎪ ⎪⎣ ⎦⎩ ⎭∑ (5)

กาหนดให logarithmic deviation เปนคาความแตกตางระหวางคา log ของขอมลทตรวจวดได กบขอมลจากการทานายโดยสมการลดทอนคลนแผนดนไหวในอดต ( )ˆ ( , )y f m rε = − และ

2 21

1 nkk

s mnε ε

2ε=

+ = ∑ , คา likelihood สามารถเขยนไดดงสมการท 6

( ) ( )2 2/22 2

2

1( , ) exp2

n s m sL s

nε ε

ε εε

σ α σσ

− ⎧ ⎫⎡ ⎤− +⎪ ⎪− ⎢ ⎥⎨ ⎬⎢ ⎥⎪ ⎪⎣ ⎦⎩ ⎭

(6)

เมอ mε เปนคา sample mean และ 2sε เปนคา sample variance ของ logarithmic deviations kε

48

Posterior Distribution คา marginal density ของ 2

εσ , ( )2f εσ ไดจากผลคณของฟงกชน likelihood กบคา prior

density 2( , )p s εσ และหารโดยคา conditional PDF ( )2f s εσ

( ) ( )( )

( ) ( )( )

2 22

2

, ,

/ /

f s L s p sf

f s f s

2

2

,ε εε

ε ε

εσ σ σσ

σ σ= ∝ (7)

แทนคาสมการท 3 และ 6 ลงในสมการท 7 เมอแกสมการจะไดคา marginal density ของ 2εσ

แสดงดงสมการท 8

( ) ( ) ( ) 21 /22 22

1exp2

n nsf εε ε

ε

σ σσ

− + ⎛∝ −⎜

⎝ ⎠

⎞⎟ (8)

คา inverse chi-squared distribution โดยใชคา n-1 degrees of freedom, ดงน

22

3nsEn

εεσ⎡ ⎤ =⎣ ⎦ −

(9)

จากสมการท 5 คา conditional distribution ของ s สาหรบ 2εσ ในกรณ normal conditional และ

unconditional moments ของ s คอ

2 ssm

εεσ

μ μ= = (10)

2

22 22 2

3ss

E sn nε

εεσ

σσσ σ⎡ ⎤⎣ ⎦= ⇒ = =

nε

− (11)

คา marginal PDF ของ s ใชคา the student’s t distribution สาหรบการพสจนโมเดลคอการใชคา point estimates ของพารามเตอรθ คาเฉลยของ mean estimates ของพารามเตอร ไดถกประยกตใชในงานวจยน ดงนนคา point estimators ของ s และ 2

εσ คอ

[ ]s E s mε= = (12)

2

2 2

3nsEn

εε εσ σ⎡ ⎤= =⎣ ⎦ −

(13)

ผลและวจารณ

สมการลดทอนแผนดนไหวของPGA สาหรบพนทเชยงใหม สมการลดทอนแผนดนไหวของ PGA ทพฒนาโดยสถตเบเซยนใชขอมลความเรงทตรวจวดไดจากเหตการณแผนดนไหว 37 เหตการณ จากสถาน CMMT คา prior distribution ในงานวจยนอยในกรณทไมทราบขอมลเบองตนเกยวกบสมการลดทอนแผนดนไหวมากนก (non-informative prior) ไดสมการดงน

[ ] [ ]1 2 3 4 5ln exp( ) exp( ) ln( 20) 0.2rupY C C C M C C M r F S ε= + + − + + + + + (14)

49

โดยท Y PGA ในแนวระนาบเฉลย (g) M ขนาดแผนดนไหวใกล M ≤ 6 และ Ms > 6 หรอ Mw rrup ระยะหางจากศนยกลางแผนดนไหวหรอ rupture plane ถงสถานตรวจวดแผนดนไหว(km);

หรอสาหรบแผนดนไหวขนาดเลก (M≤6), ใชคา hypocenter distance F ลกษณะของรอยเลอน (fault mechanism) เชน F=0 สาหรบ strike slip, 0.5 สาหรบ

oblique และ 1 สาหรบ reverse ε คาคลาดเคลอน (ตวแปรแบบสม); คาเบยงเบนเฉลย (Mean of Deviation), E[σε] = 1.12 S คาเฉลยของเทอมทเกยวกบสภาพภมประเทศ (mean of site factor term) , โดยขนอยกบ

เหตการณแผนดนไหว 37 เหตการณทตรวจวดไดจากสถาน CMMT, เทอมทเกยวกบภม-ประเทศ (site effect term ,s) วเคราะหจากทฤษฎบทของเบเซยน, E[θ] = -2.78

C1 = -0.150, C2 = 2.261, C3 = -0.083, C4 = 1.602 และ C5 = -0.142 สาหรบ M ≤ 6.0 C1 = -0.050, C2 = 3.477, C3 = -0.284, C4 = 2.475 และ C5= -0.286 สาหรบ M > 6.0

รปท 2 เปรยบเทยบผลการทานายของสมการลดทอนคลนแผนดนไหวสาหรบ PGA ทเสนอโดย Idriss (รปซายมอ) และ จากงานวจยน (รปขวามอ) กบขอมลทตรวจวดไดจากสถาน CMMT (จดสแดง) ในเหตการณแผนดนไหวบรเวณพรมแดนไทย-พมา ในวนท 17 สงหาคม 2550 เวลา 11:17:02 น. (UTC), ขนาด 4 รกเตอร , rupture distance 117 km และ Horizontal PGA 0.2 gal สมการลดทอนแผนดนไหวของ Sa สาหรบพนทเชยงใหม

สมการลดทอนแผนดนไหวของ Sa สาหรบพนทจงหวดเชยงใหม แสดงดงสมการท 15

( ) [ ] [ ]0 1 2 0 1 2ln exp( ) exp( ) ln( 20) 0.2rupY M M r F Sα α α β β β ε= + + + − + + + + + (15)

โดยท Y ผลตอบสนองอตราเรง, Sa M ขนาดแผนดนไหวใกล M ≤ 6 and Ms > 6 หรอ Mw rrup ระยะหางจากศนยกลางแผนดนไหวหรอ rupture plane ถงสถานตรวจวดแผนดนไหว (km); หรอสาหรบแผนดนไหวขนาดเลก (M ≤ 6), ใชคา hypocenter distance F ลกษณะของรอยเลอน (fault mechanism) เชน F=0 สาหรบ strike slip, 0.5 สาหรบ oblique และ 1 สาหรบ reverse

50

S คาเฉลยของเทอมทเกยวกบสภาพภมประเทศ Site effect term) ตวแปรแบบสม แสดงใน ตารางท 1 และ 2

ε คาคลาดเคลอน (ตวแปรแบบสม); คาเบยงเบนเฉลย, E[σ] แสดงในตารางท 1 และ 2 โดยขนอยกบเหตการณแผนดนไหว 37 เหตการณทตรวจวดไดจากสถาน CMMT, เทอมท เกยวกบภมประเทศ (site effect term, s) วเคราะหจากทฤษฎบทของเบยเซยน

คาของ 0 2..α β สาหรบ peak horizontal acceleration และสาหรบ pseudo absolute horizontal spectral acceleration สาหรบ 22 periods ท 5% spectral damping แสดงในตารางท 1 สาหรบ M ≤ 6 และตารางท 2 สาหรบ M > 6

ตารางท 1 พารามเตอรของสมการลดทอนคลนแผนดนไหวของ Sa ทนาเสนอโดยงานวจยน สาหรบ M≤6 เมอ 1β = 1.602 และ 2β = -0.142

Period (s) 0α 1α 2α 0β S [ ]E εσ 0.03 -0.050 2.261 -0.083 0 3.03 1.94 0.05 -0.278 2.365 -0.092 0.066 3.63 1.53 0.075 -0.308 2.334 -0.081 0.070 3.48 1.84 0.10 -0.318 2.319 -0.075 0.072 3.34 1.98 0.11 -0.328 2.294 -0.070 0.073 3.30 2.07 0.13 -0.338 2.255 -0.062 0.075 3.25 2.19 0.15 -0.348 2.219 -0.055 0.076 3.25 2.24 0.20 -0.358 2.146 -0.042 0.078 3.16 2.26 0.25 -0.429 2.073 -0.030 0.080 3.22 2.51 0.30 -0.486 2.010 -0.020 0.082 3.23 2.65 0.35 -0.535 1.977 -0.016 0.087 3.27 2.61 0.40 -0.577 1.921 -0.009 0.092 3.37 2.59 0.50 -0.648 1.818 0.003 0.099 3.46 2.66 0.60 -0.705 1.704 0.017 0.105 3.62 2.61 0.70 -0.754 1.644 0.022 0.111 3.75 2.60 0.80 -0.796 1.593 0.025 0.115 3.89 2.49 0.90 -0.834 1.482 0.039 0.119 4.04 2.54 1.00 -0.867 1.432 0.043 0.123 4.16 2.63 1.50 -0.970 1.072 0.084 0.136 4.62 2.48 2.00 -1.046 0.762 0.121 0.146 4.80 2.56 3.00 -1.143 0.194 0.191 0.160 4.62 2.50 4.00 -1.177 -0.466 0.280 0.169 4.09 2.59 5.00 -1.214 -1.361 0.410 0.177 3.95 2.96

51

ตารางท 2 พารามเตอรของสมการลดทอนคลนแผนดนไหวของ Sa ทนาเสนอโดยงานวจยน สาหรบ M>6 เมอ 1β = 2.475 และ 2β = -0.286

Period (s) 0α 1α 2α 0β S [ ]E εσ 0.03 -0.050 3.477 -0.284 0 3.03 1.94 0.05 -0.278 3.426 -0.269 0.066 3.63 1.53 0.075 -0.308 3.359 -0.252 0.070 3.48 1.84 0.10 -0.318 3.327 -0.243 0.072 3.34 1.98 0.11 -0.328 3.289 -0.236 0.073 3.30 2.07 0.13 -0.338 3.233 -0.225 0.075 3.25 2.19 0.15 -0.348 3.185 -0.216 0.076 3.25 2.24 0.20 -0.358 3.100 -0.201 0.078 3.16 2.26 0.25 -0.429 3.034 -0.190 0.080 3.22 2.51 0.30 -0.486 2.982 -0.182 0.082 3.23 2.65 0.35 -0.535 2.943 -0.177 0.087 3.27 2.61 0.40 -0.577 2.906 -0.173 0.092 3.37 2.59 0.50 -0.648 2.850 -0.169 0.099 3.46 2.66 0.60 -0.705 2.803 -0.166 0.105 3.62 2.61 0.70 -0.754 2.765 -0.165 0.111 3.75 2.60 0.80 -0.796 2.728 -0.164 0.115 3.89 2.49 0.90 -0.834 2.694 -0.163 0.119 4.04 2.54 1.00 -0.867 2.662 -0.162 0.123 4.16 2.63 1.50 -0.970 2.536 -0.160 0.136 4.62 2.48 2.00 -1.046 2.447 -0.160 0.146 4.80 2.56 3.00 -1.143 2.295 -0.159 0.160 4.62 2.50 4.00 -1.177 2.169 -0.159 0.169 4.09 2.59 5.00 -1.214 2.042 -0.157 0.177 3.95 2.96

52

10-2

10-1

100

101

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

Period T (sec)

Sa (g

al)

Observed No.17, magnitude = 4.0000, distance =112.000

Observed Sa

Original SaUpdated Sa

± E[σε]

รปท 3 เปรยบเทยบการทานายสมการลดทอนคลนแผนดนไหวสาหรบ Sa จากงานวจยน (เสนประสดา) และจาก Idriss (เสนประสนาเงน) กบ Sa ทตรวจวดไดจากสถาน CMMT (เสนสแดง) ในเหตการณ แผนดนไหวบรเวณพรมแดนไทย-พมา ในวนท 17 สงหาคม 2550 เวลา 11:17:02 น. (UTC), ขนาด 4 รกเตอร , rupture distance 117 km และ Horizontal PGA 0.2 gal

สรป

งานวจยนไดนาเสนอสมการลดทอนแผนดนไหวของ PGA และ Sa สาหรบพนทจงหวดเชยงใหม โดยใชขอมลอตราเรงแผนดนไหวจานวน 111 คลนจากเหตการณแผนดนไหว 37 เหตการณทบนทกไดจากสถาน CMMT โดยสรางสมการลดทอนทมคาทเกยวของกบสภาพทางภมศาสตร (site effect), คา correction term (site effect) และคาความคลาดเคลอนลงไปในสมการลดทอนแผนดนไหวของ Idriss โดยใชเทคนคพฒนาแบบเบยเซยน (Bayesian updated technique) คาพารามเตอรในสมการเปนตวแปรสม (random variables) สมการนใชสาหรบเฉพาะพนทจงหวดเชยงใหมเทานน ในขณะทสมการทเสนอโดย Idriss ใชไดกบทกพนทในประเทศไทย ไมมเทอมทเกยวของกบสภาพทางภมประเทศ (site effect term), คาความคลาดเคลอนเปนแบบ point estimators คาความคลาดเคลอนของสมการทนาเสนอในงานวจยนจะรวมถงความไมแนนอนทเกดจากความผดพลาดของ model และ ความผดพลาดจากการตรวจวด ผลงานวจยนจะมประโยชนอยางมากในการประยกตวเคราะหแผนทเสยงภยและใชในทางวศวกรรมอนๆ

สถตเบยเซยนเหมาะสมกบประเทศไทยเนองจากวาประเทศไทยมขอมลอตราเรงทตรวจวดไดนอยและขอมลสวนใหญมคานอยกวา 1 gal สถตโดยทวไปสามาถหาสมการลดทอนโดยวธวเคราะหแบบ regression โดยใชขอมลจานวนมากถงจะมความถกตองแมนยามากขน (สมการ Idriss วเคราะหจาก 572 คลนในแนวระนาบจากสถานตรวจวดแผนดนไหวทตงอยบนพนทหนแขง) แตสถตเบยเซยนสามารถพฒนาสมการจากสมการทไดจากสถานทอนโดยใชขอมลอตราเรงแผนดนไหวเพยงเลกนอยและคาสามารถเปลยนแปลงไดหากมขอมลทตรวจวดเพมขน

จากคา residual ซงไดจากคาความแตกตางระหวาขอมลทตรวจวดไดและคาจากสมการลดทอนแผนดนไหว คาresidual ของ PGA ของสมการทเสนอโดย Idriss มแนวโนมเปนคาตดลบ ดงนนเราจงสามารถสรปไดวาสมการของ Idriss ทานายคา PGA ไดสงกวาคาจรง สมการทนาเสนอโดยงานวจยนทานายคา PGA ไดใกลเคยงกบขอมลทตรวจวดไดมากกวาสมการของ Idriss แสดงผลการเปรยบเทยบใน

53

54

เอกสารอางอง มาณพ เจรญยทธ, 2550. ฐานขอมลการสนไหวของพนดนเนองจากแผนดนไหวทตรวจวดไดในประเทศไทย. สาขาวศวกรรมโยธา. ภาควชาวศวกรรมโยธา. จฬาลงกรณมหาวทยาลย. Idriss, I.M. and Archuleta, R.J., 2005, Evaluation of Earthquake Ground Motions., Draft Report for Division of Dam Safety and Inspections, Office of Energy Projects and Federal Energy Regulatory Commission, Washington, D.C. Wang, M., and Takada, T., 2006, A Bayesian updating framework for prediction of site-specific seismic ground motion., Journal of Structural and Construction Engineering, AIJ, 607, 183-191. Wang, M., New perspective for probabilistic prediction of seismic ground motion., 2007, Ph.D Dissertation Department of Architecture Graduate School of Engineering, The University of Tokyo Website: U.S. Geological Survey , Earthquake Search Rectangular Area http://neic.usgs.gov/neis/epic/epic_rect.html. Website: Global CMT Catalog Search http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html. Website: IRIS, http://www.iris.washington.edu/software/downloads/. Website: Matsac, http://geophysics.eas.gatech.edu/people/zpeng/Teaching/Sac_Tutorial_2006/.

ความหนาของเปลอกโลกและความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลกบรเวณประเทศไทย Crustal Thickness and Crustal Seismic Velocity in Thailand ปฏญญา พรโสภณ

1 Patinya Pornsopin

1

บทคดยอ ความหนาของเปลอกโลกและความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลกบรเวณประเทศไทย เปนขอมลสาคญทใชในการคานวนหาศนยกลางแผนดนไหวเพอใหมความถกตองแมนยา วธการรซฟเวอรฟงกชนของแผนดนไหวระยะไกลถกนามาใชวเคราะหหาความหนาของแผนเปลอกโลก รวมทงคาความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอก บรเวณใตสถานวดแผนดนไหวของกรมอตนยมวทยา โดยใชสญญาณคลนแผนดนไหวระยะไกล (tele-seismic) มาสรางรซฟเวอรฟงกชนดวยวธการดคอนโวลชนเชงเวลา (time-domain) ซงรซฟเวอรฟงกชนทไดทงหมด ถกนามาวเคราะหหาความหนาของแผนเปลอกโลก และความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลก ในการประมวลผลขนสดทาย ดวยวธการคานวณรซฟเวอรฟงกชนผกผน (inversion receiver function) ผลการศกษาแสดงใหเหนวาเปลอกโลกบรเวณประเทศไทยมการกระจายความหนาจาก 32 ถง 42 กโลเมตร ในแผนเปลอกโลกยอยฉาน-ไทย และ 44 ถง 46 กโลเมตร ในแผนเปลอกโลกยอยอนโดไชนา และในสวนคาความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลก (คลน S) มการกระจายอยระหวาง 4.217 ถง 4.834 กโลเมตรตอวนาท คาสาคญ : ความหนาของเปลอกโลก ความเรวคลนไหวสะเทอน โครงสรางของเปลอกโลก รซฟเวอรฟงกชน

Abstract The crustal thickness and crustal seismic velocity in Thailand are important data

using to calculate earthquake hypocenter in order to accurate. The tele-seismic receiver function method has been applied to determine the crustal thicknesses and crustal seismic velocity underneath the seismic stations of the TMD. Using tele-seismic waveform data to generate the receiver functions via the time-domain iterative deconvolution. All receiver functions have been investigated and estimated the crustal thickness and crustal seismic velocity by using inversion of receiver function in the final processing. Results of the study show that the average crustal thickness varies from 32 to 42 km in Shan-Thai block and 44 to 46 km in Indochina block. The crustal seismic velocity (S-wave) vary from 4.217 to 4.834 km/s. 1 นกอตนยมวทยา สานกเฝาระวงแผนดนไหว กรงเทพมหานคร

คานา แผนดนไหวเปนภยธรรมชาตทเกดขนทวโลก ซงเมอเกดขนแลวสามารถสรางความเสยหายตอ

ชวตและทรพยสนไดมาก ในการศกษาประเมนระดบอนตรายและความเสยงจากแผนดนไหว สามารถทาไดหลายแบบ การทาแผนทเสยงภยแผนดนไหว (seismic hazard map) เปนวธการสากลทเปนทยอมรบกนอยางกวางขวางในการศกษาอนตรายจากแผนดนไหว ซงจาเปนตองใชขอมลในการคานวณปรมาณ ตางๆ หลายอยาง เชน ขอมลอตราเรงของพนดน ขอมลเหตการณแผนดนไหวทเกดขน (ตาแหนง ขนาด และความลกของแผนดนไหว) สมการลดทอนคลนแผนดนไหว เปนตน ในการคานวณหาจดกาเนดแผนดนไหวนน จาเปนตองทราบความหนาของเปลอกโลก (crustal thickness) และความเรวของคลนไหวสะเทอนทเดนทางผานชนตางๆ ของเปลอกโลก (crustal velocity) เขามาพจารณาประกอบดวย แตการคานวณหาจดกาเนดแผนดนไหวในบรเวณประเทศไทยในปจจบนนน ยงใชขอมลความหนาของเปลอกโลกและความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลกทเปนคาเฉลยมาตรฐานของทงโลกอย ซงไมไดใชขอมลคลนแผนดนไหวทเดนทางผานประเทศไทยมากนก เชนโมเดล CRUST 2.0 (Bassin และคณะ, 2000), CRUST 5.1 (Mooney และคณะ, 1998) เปนตน ดงนนจงไมทราบความหนาทแทจรงของเปลอกโลกและไมทราบคาความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลกบรเวณประเทศไทย ทาใหมผลตอความแมนยาของการหาตาแหนงศนยกลางของการเกดแผนดนไหวในบรเวณประเทศไทยโดยตรง

วธการศกษาหาคาความหนาของเปลอกโลก และความเรวของคลนไหวสะเทอนในเปลอกโลกดวยวธ Receiver Function เปนวธการคานวณโดยใชขอมลแผนดนไหวระยะไกล (tele-seismic) เปนขอมลหลกในการประมาลผล หลกการพนฐานของ Receiver Function เรมตนจากเมอคลนแผนดนไหวระยะไกลเดนจากจดศนยกลางการเกดแผนดนไหวมาถงสถานตรวจวด คลนจะเดนทางผานตวกลางตางๆ ภายในโลก เชน เปลอกโลก หรอ เนอโลกเปนตน ในขณะทคลนแผนดนไหวเดนทางผานรอยตอระหวางแผนเปลอกโลก (crust) และเนอโลกชนนอก (upper mantle) คลนปฐมภม (P-wave) บางสวนจะเปลยนเปนคลนทตยภม (S-wave) โดยจะมลกษณะเปนการเปลยนเฟส

ของคลน P หรอ converted phase (Ps) ดงรปท 1 (ข) และระยะเวลาทคลนแตละชนดเดนทางมาถงสถานตรวจวดจะขนอยกบความลกและความแตกตางระหวางความเรวของรอยตอระหวางแผนเปลอกโลกและเนอโลกชนนอก โดยคลนแผนดนไหวทตรวจวดไดนคอ Receiver function ซงเปนผลตอบสนอง (response) ทสมพนธกบโครงสรางของโลกขางใตตวรบคลนแผนดนไหว (receiver) นน แสดงในรปท 1 (ก) โดยลกษณะความสงและความกวางของคลน receiver function จะขนอยกบมมตกกระทบ (incidence angle) ของคลน P และขนาดของคลน Ps ทเปนการกลบเฟสของตวมนเอง บรเวณรอยตอระหวางแผนเปลอกโลกและเนอโลกชนนอก

(ก)

(ข)

รปท 1 (ก) คลน receiver function , (ข) การเดนทางของคลนแผนดนไหว หกเหบรเวณรอยตอระหวางเนอโลกกบเปลอกโลกใตสถานตรวจวด

56

การหาคาความหนาของเปลอกโลกและความเรวของ คลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลกบรเวณประเทศไทยจาเปน

ตองใชขอมลคลนแผนดนไหว (seismogram) ของสถานตรวจวด คลนแผนดนไหว (seismic station) ในประเทศไทยทวประเทศ ซงในปจจบนสานกเฝาระวงแผนดนไหว กรมอตนยมวทยา ม สถานตรวจวด แผนดนไหวแบบดจตอล 41 แหง ตดตงกระจาย อยทวประเทศ ดงรปท 2 และทาการบนทกขอมลแผนดนไหว ตลอด 24 ชวโมง

รปท 2 ตาแหนงทตงสถานตรวจแผนดนไหวแบบดจตอล จานวน 41 สถาน

ขอมลและวธการ ขอมลแผนดนไหวทนามาใชจะพจารณาจากการเคลอนทของคลน P ภายในโลก พบวาในชวง

จากจดศนยกลางแผนดนไหว จะไมสามารถตรวจวดคลน P ได (shadow zone) สวนในชวง จากจดศนยกลางแผนดนไหว จะตรวจวดคลน P ไดซงเปนคลนทเกดจากการหกเหผานชนตางๆ ของโลกซงมความซบซอนของคลนมาก และสาหรบในชวง

−o103 143o

o−o143 180

−o0 30o จากจดศนยกลางแผนดนไหวจะตรวจวดคลนทเกดจากการสะทอนและหกเหบรเวณรอยตอระหวางชนเปลอกโลกและเนอโลกซงมความซบซอนของคลน P มาก ดงรปท 3 ดงนนจงเลอกใชขอมลแผนดนไหวในชวง −o o30 90 จากจดศนยกลางแผนดนไหว โดยใชขอมลแผนดนไหวระยะไกล (tele-seismic) ทตรวจวดไดดวยสถาน CMMT, MHIT, SRDT, PBKT, UBPT, CHBT และ SKLT ซงกระจายอยทวประเทศ จากเหตการณแผนดนไหวขนาดตงแต 6.0 ขนไป ตามตารางท 1

ตารางท 1 เหตการณแผนดนไหวระยะไกลขนาดมากกวา 6.0 ทใชสาหรบหา receiver function

รปท 3 การเคลอนทของคลน P จากจดกาเนดแผนดนไหวไปยง สวนตางๆ ของโลก [John Wiley and Sons,1999]

เวลาทเกดเหตการแผนดนไหว

YYYY-MM-DD HH:mm:ssขนาด

Latitude (องศา)

Longitude (องศา)

ลก (กม.) บรเวณทเกด

2009-08-12 22:48:52 6.6 32.70 140.50 66 Southeast of Honshu, Japan

2009-08-17 00:05:51 6.5 23.40 123.60 40 Southwestern Ryukyu Islands, Japan

2009-10-08 08:28:50 6.6 -13.20 166.10 60 Vanuatu Islands

2009-10-24 14:40:45 7.0 -6.20 130.30 147 Banda Sea

2009-11-09 10:44:54 6.7 -17.20 178.40 579 Fiji Islands

2010-01-05 12:15:33 6.7 -9.10 157.46 26 Solomon Islands

2010-02-18 01:13:17 6.5 42.59 130.62 566 Russia-China Border Region

2011-07-19 19:35:44 6.0 40.04 71.45 27 Tajikistan

2011-08-19 05:36:33 6.2 37.68 141.64 52 Near East Coast of Honshu,Japan

2011-08-20 16:55:03 7.0 -18.27 168.28 30 Vanuatu Islands

57

ขนตอนในการคาวณหาความหนาของเปลอกโลก และความเรวของคลนไหวสะเทอนในเปลอกโลกโดยวธ Receiver Function ม 5 ขนตอนหลกๆ ดงน ขนตอนท 1 จดเตรยมขอมลจากสถานตรวจแผนดนไหว

- ขอมลแผนดนไหวทไดมามรปแบบเปน SEED (The Standard for the Exchange of Earthquake Data) ตองแปลงขอมลใหอยในรปแบบ SAC (Seismic Analysis Code) เพอใหใชกบโปรแกรม SAC200 และ GSAC ได

- เพมขอมลสถานตรวจแผนดนไหวลงในขอมล SAC เชน ตาแหนงสถาน (latitude, latitude, elevation)

- เพมขอมลเหตการณแผนดนไหวลงในขอมล SAC ของแตละสถาน เชนจดศนยกลางการเกดแผนดนไหว (latitude, longitude, ความลก และวนเวลาทเกด)

ขนตอนท 2 ดคอนโวลชนขอมลแผนดนไหว - ทาการดคอนโวลชนขอมลทตรวจวดไดดวยฟงกชนถายโอนของเครองมอวด

แผนดนไหว - หนวยของขอมลคลนจากเครองมอจะมคาเปน count ตองแปลงหนวยใหเปน m/s - ได receiver function ของแตละสถาน

ขนตอนท 3 Forward Model - สรางแบบจาลองเรมตนของเปลอกโลก - สงเคราะหคลนแผนดนไหว (synthetic seismogram) ของแตละสถาน จาก

แบบจาลองเรมตนของเปลอกโลก ขนตอนท 4 Inversion Model

- เปรยบเทยบขอมลคลนทไดจากการสงเคราะหดวยแบบจาลองเรมตนของเปลอกโลก กบคลน receiver function

- ปรบแกคาตวแปรตางๆ ในแบบจาลองเรมตน ขนตอนท 5 เลอกแบบจาลองทดทสดททาให receiver function กบคลนทไดจากการสงเคราห

เหมาะกนหรอใกลเคยงกน

58

จดเตรยมขอมลจากสถานตรวจแผนดนไหว (preparing observation data)

ดคอนโวลชนขอมลแผนดนไหว ได receiver function

Forward Model สงเคราะหคลนจากโมเดลเรมตน

(synthetic seismogram) เปลยนคาตวแปลตาง ๆ ในโมเดลเรมตนไปเรอย ๆ

Inversion model เปรยบเทยบ receiver function กบ synthetic seismogram

เลอกแบบจาลองทดทสดททาให receiver function กบ synthetic seismogram เหมาะกน

เปลยนคาตวแปลตาง ๆ ในโมเดล (update model)

ผลและวจารณ ใชแบบจาลองของเปลอกโลกเรมตนจากแบบจาลองของเปลอกโลก AK-135 เพอสงเคราะหคลนแผนดนไหวขนมาใชเปรยบเทยบใหตรงกบคลนแผนดนไหวทตรวจวดไดจรงของแตละสถาน โดยการปรบคาตางๆ ในแบบจาลองเรมตน เชน ความเรวคลน P, ความเรวคลน S และความหนาแนนของเปลอกโลก เปนตน ซงไดความสมพนธระหวางความเรวคลนกบความลกใตสถานตรวจวด ตวอยางดงรปท 4-11

รปท 4 สถาน CHBT ไดคาความเหมาะกนของคลนท สงเคราะหขนกบคลน receiver function ท 96.3 %

รปท 5 ความสมพนธระหวางความเรวคลน S กบความลก ของเปลอกโลกของสถาน CHBT

รปท 6 สถาน CMMT ไดคาความเหมาะกนของคลนท สงเคราะหขนกบคลน receiver function ท 93.2 %

รปท 7 ความสมพนธระหวางความเรวคลน S กบความลกของเปลอกโลกของสถาน CMMT

59

รปท 8 สถาน PBKT ไดคาความเหมาะกนของคลนท สงเคราะหขนกบคลน receiver function ท 94.6 %

รปท 9 ความสมพนธระหวางความเรวคลน S กบ ความลกของเปลอกโลกของสถาน PBKT

รปท 10 สถาน SKLT ไดคาความเหมาะกนของคลนท สงเคราะหขนกบคลน receiver function ท 97.5 %

รปท 11 ความสมพนธระหวางความเรวคลน S กบ ความลกของเปลอกโลกของสถาน SKLT

ความลกของรอยตอระหวางเปลอกโลกกบเนอโลกชนนอกหาไดจากความสมพนธระหวางความเรวคลนไหวสะเทอน กบความลก โดยในชนเปลอกโลกความเรวคลนจะมความเรวเพมขนตามความลก สวนในชนเนอโลกความเรวของคลนจะลดลงตามความลก ดงนนในระดบความลกทมการเปลยนแปลงความเรวจากเพมขนเปนลดลงนนคอความหนาของเปลอกโลก

60

สรป จากผลการวจยไดคาความหนาของเปลอกโลกและความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลกบรเวณใตสถานตรวจวดแผนดนไหว 7 สถาน ซงตงอยบนแผนเปลอกโลกยอยฉาน-ไทย (Chan-Thai) และ อนโดไชนา (Indochina) ดงรปท 12 โดยสถานตรวจแผนดนไหวทางภาคเหนอและภาคตะวนตก CMMT, MHIT และ SRDT ซงอยบนแผนเปลอกโลกยอยฉาน-ไทย (Chan-Thai) ไดความหนาของชนเปลอกโลก 38, 42 และ 32 กม. ต า ม ล า ด บ ซ ง ม ค ว า ม ห น า น อ ย ก ว า ท า ง ภ า คตะวนออกเฉยงเหนอและภาคตะวนออก คอสถาน PBKT, UBPT และ CHBT ซงอยบนแผนเปลอกโลกยอยอนโดไชนา (Indochina) ไดความหนาของชนเปลอกโลก 46, 44 และ 46 กม. ตามลาดบ สวนในภาคใตโดยสถาน SKLT ไดความหนาชนเปลอกโลกนอยทสดคอ 28 กม. สวนความเรวของคลน P และคลน S แสดงในตารางท 2

รปท 12 ธณสณฐานแผนเปลอกโลกบรเวณเอเชยตะวนออกเฉยงใต [Hada และคณะ, 1997] ตารางท 2 คาความหนาของเปลอกโลกและความเรวของคลนไหวสะเทอนในชนเปลอกโลกบรเวณขางใตสถานตรวจวด แผนดนไหว 7 สถาน

สถาน จานวน receiver function

ความลกชนเปลอกโลก (กม.)

PV (km/s)

SV (km/s)

%FIT Std. Error (m/s)

CMMT (ดอยสเทพ, เชยงใหม)

27 38 8.016 4.471 93.2 0.463

MHIT (อ.เมอง, แมฮองสอน)

15 42 7.685 4.287 88.6 0.940

SRDT (เขอนศรนครนทร, กาญจนบร)

9 32 8.147 4.544 82.0 0.790

PBKT (เขาคอ, เพชรบรณ)

24 46 8.512 4.748 94.6 0.536

UBPT (เขอนปากมล, อบลราชธาน)

24 44 8.667 4.834 59.3 2.061

CHBT (เขอนครธาร, จนทบร)

12 46 8.222 4.586 96.3 0.246

SKLT (สงขลา)

18 28 7.559 4.217 87.5 0.598

61

62

เอกสารอางอง Ammon, C.J. 2010. Receiver-Function Analysis [online]. [2010]. Baker, E.G., Minster, J.B., Zandt, G., and

Gurrola, H. 1996. Constraints on crustal structure and complex Moho topography beneath Pinon Flat, California, from teleseismic receiver functions., Bull. Seis. Soc. Am. 86, 1830-1844. Available from http://eqseis.geosc.psu.edu/~cammon/HTML/RftnDocs/rftn01.html

Herrmann, R. B., and C. J. Ammon (2011) Computer programs in seismology: an evaloving tool for instruction and research., Seism. Res. Lettr.

Mooney, W.D., Laske, G. and Masters, G. 1998. CRUST5.1: A global crustal model at 5°x5°., J. Geophys. Res., 103, 727-747. Wongwai, W., Nuannin, P., 2010. Crustal Thickness of Thailand., Geophysics 2010 Conference 11-13

November 2010, Phuket, Thailand.