เทคโนโลยีและไอทีที่ใช้ในการประเมินสภาพอากาศ เพื่อเก็บเป็นสถิติ ใช้ประกอบการวางแผนในการจัดสรร เพื่อการป้องกันภัยทางธรรมชาติ และการประกอบอาชืพในด้านต่างๆนั้น อุปกรณ์และเครื่องมือที่ทันสมัย และสามารถใช้งานได้จริง เป็นสิ่งสำคัญและจำเป็นอย่างยิ่ง

ความรู้ทั่วไป ในช่วงเวลาก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง ( ค.ศ.1939 - 1945 ) ก็ได้มีการประดิษฐ์คิดค้นเรดาร์ขึ้นเป็นครั้งแรก เพื่อใช้ในการตรวจหาและติดตามเครื่องบินและเรือ ในระหว่างสงครามก็มีการพัฒนาต่อเนื่องกันอย่างรวดเร็วทั้งเรดาร์ประจำภาคพื้นดินและเรดาร์ที่ติดตั้งในอากาศยาน ดังนั้นตั้งแต่ ค.ศ.1945 เรดาร์ก็กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของการควบคุมการจราจรทางอากาศ ในช่วงคลื่นยาวๆที่ใช้ในระยะเริ่มแรกนั้นไม่มีผลเกี่ยวข้องกับลักษณะทางอุตุนิยมวิทยาแต่อย่างไร แต่เรดาร์ที่ใช้ช่วงความยาวคลื่นที่สั้นลงกล่าวคือต่ำกว่า 10 ซม.หรือน้อยกว่านั้นก็มีการพบว่าจะมีการสะท้อนคืนของคลื่นเรดาร์จากเป้าทางอุตุนิยมวิทยาเช่น กลุ่มเมฆและยังอาจทำให้ระยะพิสัยในการตรวจวัดลดน้อยลงอีกด้วย ภายหลังสงครามโลกครั้งที่สองแล้วตั้งแต่ปี ค.ศ.1945เป็นต้นมานักอุตุนิยมวิทยาก็ได้รับอุปกรณ์เรดาร์ที่เหลือใช้จากสงครามซึ่งส่วนมากเป็นเรดาร์ที่ใช้ช่วงคลื่น 10 หรือ 3 เซนติเมตร เพื่อใช้ศึกษาในทางอุตุนิยมวิทยา ต่อมานักอุตุนิยมวิทยาเหล่านี้ก็ทราบถึงความเป็นไปได้ที่จะใช้เรดาร์เป็นเครื่องมือตรวจลักษณะอากาศที่แตกต่างไปจากเครื่องมืออื่นๆ ดังนั้นจึงมีการศึกษาอย่างขยันขันแข็งเกี่ยวกับข้อมูลเรดาร์และประโยชน์ที่จะได้รับ จนกระทั่งในปีทศวรรษที่ 1950 และ1960 ก็เริ่มมีการใช้เรดาร์เพื่อการตรวจอากาศ โดยเรดาร์ที่ใช้นี้มีลักษณะแตกต่างจากเรดาร์ที่ใช้ในการเดินเรือและเดินอากาศ เรดาร์ตรวจอากาศดังกล่าวมักถูกติดตั้งในบริเวณสนามบินหรือบริเวณที่มีการเกิดพายุบ่อยครั้ง ในบางโอกาศก็มีการออกคำเตือนเกี่ยวกับพายุต่อนักบินและชุมชน เราจะเห็นได้ว่าข้อมูลที่ได้จากเรดาร์ก็เป็นส่วนประกอบเพิ่มเติมจากข้อมูลอุตุนิยมวิทยาอื่นๆเพื่อช่วยในการพยากรณ์อากาศ ในขณะเดียวกับนักวิจัยก็ได้พยายามที่จะค้นคว้าหาวิธีที่จะวิเคราะห์ค่าปริมาณฝนจริงๆโดยมีความแม่นยำเพียงพอเพื่อเป็นประโยชน์ต่อนักอุตุนิยมวิทยาและนักอุทกวิทยาซึ่งกรรมวิธีดังกล่าวจำเป็นต้องเปลี่ยนข้อมูลเป็นระบบดิจิตัล แต่ในระยะเริ่มต้นก็ยังมีปัญหาเกี่ยวกับปริมาณข้อมูลที่่จะต้องเก็บไว้เนื่องจากมีจำนวนมากมาย แต่อย่างไรก็ดีในปลายทศวรรษที่ 1960 ก็ได้มีการผลิตเครื่องคอมพิวเตอร์ซึ่งมีขนาดเล็กและมีความสามารถสูง ดังนั้นก็ได้มีข้อมูลฝนจากเรดาร์ในช่วงเวลาใกล้เคียงความจริงออกมาใช้เช่นกัน และต่อมาก็ได้มีการพัฒนาต่อไปที่จะใช้ข้อมูลจากเรดาร์ร่วมกับข้อมูลจากดาวเทียมและข้อมูลอุตุนิยมวิทยาอื่นๆ นอกจากนี้ก็ยังมีการพัฒนาเทคนิคต่างๆเพื่อใช้ในการพยากรณ์ปริมาณน้ำฝนทั้งในระยะเวลาอันสั้นจนถึงภายในระยะเวลาหลายชั่วโมงล่วงหน้า

เรดาร์คืออะไร คำว่าเรดาร์ (Radar) ย่อมาจากคำในภาษาอังกฤษว่า Radio Detection And Ranging หมายถึงการใช้คลื่นวิทยุในการค้นหาตำแหน่ง (ทั้งทิศทางและระยะทาง) ของสิ่งที่ต้องการค้นหาหรือที่เรียกว่าเป้า (target) ซึ่งจะเป็นอะไรก็ได้ขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ในการใช้เรดาร์เช่น การใช้ในกิจการทหาร การบิน การเดินเรือ การจราาจร การเกษตร การทำวิจัยและกิจการอุตุนิยมวิทยาแต่ในที่นี้คำว่าเป้าจะหมายถึงเป้าในทางอุตุนิยมวิทยาเท่านั้น

เรดาร์มีส่วนประกอบอะไรบ้าง เครื่องเรดาร์ตรวจอากาศโดยทั่วไปจะมีส่วนประกอบที่สำคัญคือ

1. เครื่องส่ง (Transmitter) ทำหน้าที่ผลิตและส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Waves) ออกไปค้นหาเป้าผ่านทางจานสายอากาศ
2. เครื่องรับ (Receiver) ทำหน้าที่รับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนกลับมา
3. จานสายอากาศ (Antenna) ทำหน้าที่ควบคุมการส่งและรับสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งในแนวนอนและแนวตั้ง
4. หน่วยประเมินผล (Processor)ทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจากคลื่นที่สะท้อนเป้ากลับมา ในปัจจุบันจะใช้คอมพิวเตอร์ในการประมวลผลและควบคุมการทำงานทั้งหมดของเครื่องเรดาร์รวมทั้งการจัดเก็บข้อมูลด้วย
5. จอแสดงภาพ (Monitor) ทำหน้าที่แสดงผลข้อมูลที่ประมวลแล้วจากหน่วยประมวลผล

หลักการทำงานของเรดาร์

 เรดาร์ทำงานโดยการที่เครื่องส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาในรูป Pulse มีช่วงสั้นโดยออกจากเครื่องส่งไปยังจานสายอากาศ โดยส่งเป็นช่วงๆส่งและหยุดสลับกันไป(ที่ต้องเป็นเช่นนี้ก็เพื่อว่าให้เครื่องรับมีช่วงเวลาที่จะรับสัญญาณที่สะท้อนกลับมา)ในขณะเดียวกันจานสายอากาศก็จะหมุนโดยรอบ 360 องศา และทำหน้าที่รวมคลื่นให้เป็นลำเหมือนลำแสงจากไฟฉายส่งออกไปในทิศทางที่สัมพันธ์กับการหมุนของจานสายอากาศ คลื่นที่ส่งออกไปนี้จะเดินทางด้วยความเร็วเท่าความเร็วของแสง คือประมาณ 300,000,000 เมตร/วินาที เมื่อคลื่นไปกระทบเป้าก็จะสะท้อนกลับมายังจานสายอากาศแล้วส่งต่อไปถึงเครื่องรับ (ในช่วงที่เครื่องส่งหยุดส่งคลื่นโดยมีสวิชต์เปลี่ยนไปมาระหว่างการส่งและการรับ)เป้าที่มีความหนาแน่นมากจะสะท้อนคลื่นกลับมาแรงกว่าเป้าที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า จากนั้นคลื่นสะท้อนจะถูกส่งต่อไปยังหน่วยประมวลผลเพื่อประมวลผลแล้วส่งผลที่ได้ไปแสดงที่จอภาพ

เป้า (Target) ของเรดาร์ในทางอุตุนิยมวิทยา คืออะไร ในทางอุตุนิยมวิทยาแล้ว คำว่า เป้า ของเรดาร์หมายถึง ปรากฎการณ์เกี่ยวกับสภาพอากาศต่างๆที่สามารถสะท้อนคลื่นของเรดาร์ได้ เช่น ฝน ฝนฟ้าคะนอง พาย ุลูกเห็บ หิมะ เมฆ และในกรณีของเรดาร์ที่ทันสมัยอย่างดอปเปอร์เรดาร์ (Doppler Radar) นั้น สามารถตรวจวัดทิศทางและความเร็วลมได้ด้วย แม้ว่าในบางครั้งมีบางสิ่งที่มิใช่เป้าในทางอุตุนิยมวิทยาสะท้อนคลื่นเรดาร์กลับมา แล้วเข้ามาปรากฎในจอภาพ เช่น ฝูงนกหรือฝูงแมลงที่มีจำนวนมากหรือภาพของพื้นดินซึ่งเกิดจากการสะท้อนของคลื่นที่ผิดปกติ ในกรณีเช่นนี้เจ้าหน้าที่ผู้ตรวจต้องใช้ความชำนาญในการแยกแยะว่าภาพใดเป็นหรือไม่เป็นเป้าในทางอุตุนิยมวิทยา

เครื่องเรดาร์ที่ใช้ในกิจการของกรมอุตุึนิยมวิทยาในปัจจุบันมีกี่ชนิด กรมอุตุนิยมวิทยาได้จัดหาเครื่องเรดาร์ที่ทันสมัยเรียกว่า ดอปเปลอร์เรดาร์ไว้ใช้ในราชการของกรมฯตามความเหมาะสมของจุดประสงค์ในการใช้ 3 ชนิดด้วยกัน ซึ่งจะเรียกเรดาร์ทั้ง 3 ชนิดนี้ว่า เรดาร์ตรวจอากาศ

1. เรดาร์ตรวจอากาศ X-band เป็นเรดาร์ขนาดเล็ก เหมาะสำหรับใช้ตรวจวัดฝนกำลังอ่อนถึงกำลังปานกลาง รัศมีทำการ100 กม. และรัศมีหวังผล 60 กม. เนื่องจากเป็นเรดาร์ขนาดเล็ก มีความยาวคลื่นสั้น เมื่อกระทบเป้าจะมีการสูญเสียพลังงานเนื่องจากเป้ามากทำให้เป้าของฝนที่ตรวจได้จากจอเรดาร์มีขนาดและรูปร่างผิดจากความเป็นจริงไปมาก
2. เรดาร์ตรวจอากาศ C-band เป็นเรดาร์ขนาดปานกลาง เหมาะสำหรับใช้ตรวจวัดฝนกำลังปานกลางถึงกำลังแรง รัศมีทำการ 450 กม. และรัศมีหวังผล 230 กม. เนื่องจากเป็นเรดาร์ขนาดปานกลางเมื่อกระทบเป้าจะมีการสูญเสียพลังงานเนื่องจากเป้าบ้างพอสมควร ทำให้เป้าของฝนที่ตรวจได้จากจอเรดาร์มีขนาดและรูปร่างผิดจากความเป็นจริงไปบ้าง มีราคาแพงกว่าและค่าบำรุงรักษามากกว่าเรดาร์ X-band
3. เรดาร์ตรวจอากาศ S-band เป็นเรดาร์ขนาดใหญ่ เหมาะสำหรับใช้ตรวจวัดฝนกำลังแรงถึงกำลังแรงมาก รัศมีทำการ 550 กม. และรัศมีหวังผล 230 กม. เนื่องจากเป็นเรดาร์ขนาดใหญ่เมื่อกระทบเป้าจะไม่มีการสูญเสียพลังงานเนื่องจากเป้าเลย ทำให้เป้าของฝนที่ตรวจได้จากจอเรดาร์มีขนาดและรูปร่างผิดจากความเป็นจริงน้อยมากหรือไม่ผิดเลย เป็นเรดาร์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด มีราคาแพงกว่า และค่าบำรุงรักษามากกว่าเรดาร์ C-band และ X-band

ความแตกต่างของเรดาร์ทั้ง 3 ชนิดสามารถแสดงได้ดังตารางต่อไปนี้

ชนิดของเรดาร์             ความยาวคลื่น (ซ.ม)                   ความถี่ (เมกกะเฮิรซ์)
 
X-band                             3                                         10,000
 
C-band                             5                                          6,000
 
S-band                            10                                         3,000

ในการตรวจฝนของเรดาร์ตรวจวัดเป็นความแรง มีหน่วยเป็น มม./ชม. ดังนี้

ฝนกำลังอ่อน            ความแรง                 0.1-5.0

ฝนกำลังปานกลาง     ความแรง                 5.1-25.0

ฝนกำลังแรง             ความแรง                 25.1-50.0

ฝนกำลังแรงมาก        ความแรง                 50.1 ขึ้นไป

ตารางแสดงความสัมพันธ์ของความแรงระหว่างค่าสัญญาณสะท้อนกลับกับเป้าทางอุตุนิยมวิทยา

20 dBZ         =       ฝนกำลังอ่อนมากแทบจะวัดปริมาณฝนไม่ได้

30 dBZ         =       ฝนกำลังอ่อน (ประมาณ 3 มม./ชม.)

40 dBZ         =       ฝนกำลังปานกลาง (ประมาณ 12 มม./ชม.)

50 dBZ         =       ฝนกำลังแรง (ประมาณ 50 มม./ชม.)

55 dBZ         =       ฝนกำลังแรงมาก (ประมาณ 100 มม./ชม.)

                             ในบริเวณที่ตรวจพบความแรงสูงกว่า 55 dBZ มีความเป็นไปได้ที่จะตรวจพบลูกเห็บ

เรดาร์ตรวจอากาศดอปเปลอร์สำนักอุตุนิยมวิทยาขนส่ง

ประโยชน์ของเรดาร์ตรวจอากาศมีอะไรบ้าง
เรดาร์มีประโยชน์มากในกิจการอุตุนิยมวิทยาเพราะเรดาร์สามารถตรวจจับและรายงานผลการตรวจในขณะที่ปรากฎการณ์ต่างๆกำัลังเกิดขึ้นจริง (Real Time Observation) ในบริเวณที่ห่างออกไปจากสถานีเรดาร์หลายร้อยกิโลเมตร ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยสายตาปกติและด้วยการนำเอาวิทยาการอันทันสมัยของคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้กับเครื่องเรดาร์ ก็ยิ่งทำให้เพิ่มความรวดเร็วในการทำงานของเรดาร์ยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามสามารถจำแนกประโยชน์ของเรดาร์ได้ดังนี้

1. ใช้ตรวจจับหาบริเวณที่มีฝนหรือฝนฟ้าคะนอง รวมทั้งรายงานความแรงทิศทางและความเร็วในการเคลื่อนตัวของกลุ่มฝนนั้นๆด้วย
2. ใช้ตรวจและติดตามการเคลื่อนตัว รวมทั้งหาศูนย์กลางของพายุหมุน เช่น พายุโซนร้อน พายุไต้ฝุ่น เป็นต้น
3. ใช้ตรวจหิมะ ลูกเห็บ เมฆ
4. ช่วยในการพยากรณ์อากาศระยะสั้น
5. ใช้วิเคราะห์ทิศทางและความเร็วลมชั้นบนในระดับต่างๆ
6. ช่วยในการเตือนภัยและเตรียมการป้องกันน้ำท่วม 

ปรับขนาดอักษร - +

Tags : เรดาร์ - เรดาร์ - กิจการทหาร - การบิน - การเดินเรือ - การจราาจร - การเกษตร