การใช้พลุสารดูดความชื้นที่มีผลต่อลักษณะเมฆฟิสิกส์ที่ระดับฐานเมฆคิวมูลัส (The Effects of Hygroscopic
บทคัดย่อ
การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบการใช้พลุสารดูดความชื้นสูตรโซเดียมคลอไรด์และสูตรแคลเซียมคลอไรด์ที่มีผลต่อลักษณะเมฆฟิสิกส์ที่ระดับฐานเมฆคิวมูลัส โดยตรวจวัดกลุ่มเมฆที่เจริญเติบโตตามธรรมชาติ (ไม่ใช้พลุสารดูดความชื้น) กลุ่มเมฆที่ใช้พลุสูตรโซเดียมคลอไรด์และกลุ่มเมฆที่ใช้พลุสูตรแคลเซียมคลอไรด์ ได้แก่ ปริมาณน้ำ ขนาดและปริมาณความเข้มข้นของเม็ดน้ำที่ระดับฐานเมฆ ทำการวิเคราะห์ทางสถิติด้วยวิธี paired samples t-test และเปรียบเทียบความแตกต่างของข้อมูลด้วยวิธี independent samples t-test จากผลการศึกษาเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มเมฆที่เจริญเติบโตตามธรรมชาติ (ไม่ใช้พลุสารดูดความชื้น) พบว่าหลังการใช้พลุสูตรแคลเซียมคลอไรด์ เม็ดน้ำที่ฐานเมฆมีขนาดใหญ่ขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติและมีขนาดเม็ดน้ำที่ใหญ่กว่าการใช้พลุสูตรโซเดียมคลอไรด์ แต่การใช้พลุสูตรโซเดียมคลอไรด์จะช่วยเพิ่มปริมาณน้ำและเพิ่มปริมาณความเข้มข้นของเม็ดน้ำได้ดีกว่า ทั้งกลุ่มเมฆที่เจริญเติบโตตามธรรมชาติและกลุ่มเมฆที่ใช้พลุสูตรแคลเซียมคลอไรด์ จึงมีความเหมาะสมในการใช้พลุสูตรแคลเซียมคลอไรด์กระตุ้นและเร่งประสิทธิภาพการเพิ่มขนาดเม็ดน้ำที่ระดับฐานเมฆ หากต้องการเพิ่มปริมาณน้ำและปริมาณความเข้มข้นของเม็ดน้ำก็ควรใช้พลุสูตรโซเดียมคลอไรด์ อย่างไรก็ดี การใช้พลุสารดูดความชื้นทั้งสองสูตรช่วยกระตุ้นเร่งเร้าการเพิ่มขนาดของเม็ดน้ำได้ดีกว่าปล่อยให้เม็ดน้ำเพิ่มขนาดเองตามธรรมชาติ
บทนำ
น้ำเป็นส่วนสำคัญในชีวิตประจำวัน จำเป็นต่อการดำรงชีพของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตในโลก และมีการใช้ประโยชน์ของน้ำเพื่อการเกษตร อุตสาหกรรม และอื่นๆ ทรัพยากรน้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการทำการเกษตร จึงมีความพยายามเก็บกักน้ำเพื่อการเกษตร เช่น เขื่อน อ่างเก็บน้ำ และฝาย เป็นต้น สำหรับประเทศไทยได้ให้ความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากประชาชนส่วนใหญ่ประกอบอาชีพเกษตรกรรมมีความต้องการใช้น้ำเพื่อการผลิตสินค้าทางการเกษตร แต่มักจะประสบปัญหาขาดแคลนน้ำโดยเฉพาะภาคตะวันออกเฉียงเหนือจึงก่อเกิดโครงการฝนหลวงตั้งแต่ปี 2498 เป็นการจัดการทรัพยากรน้ำในบรรยากาศ ได้แก่ เมฆ และฝน มีการศึกษาค้นคว้างานวิจัยจากตำราต่างประเทศและทดลองดัดแปรสภาพอากาศเพื่อให้ก้อนเมฆบนท้องฟ้าตกลงมาเป็นฝนในพื้นที่ประสบภัยแล้ง นำไปสู่การแก้ไขปัญหาภัยพิบัติอื่นๆ เช่น ปัญหาหมอกควัน ไฟป่า และการช่วยผลักดันน้ำเค็ม เป็นต้น ปัจจุบันกรมฝนหลวงและการบินเกษตรได้มีความร่วมมือด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีฝนหลวงกับกองทัพอากาศ โดยการศึกษาวิจัยการผลิตพลุสารดูดความชื้นซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่จากต่างประเทศมาใช้ในการผลิตพลุสารดูดความชื้นเผาไหม้ให้สารฝนหลวงออกมาเป็นควัน (pyrotechnic flare) จำนวน 2 สูตร ได้แก่ สูตรโซเดียมคลอไรด์ และสูตรแคลเซียมคลอไรด์
การทำฝนหลวงเป็นการดัดแปรสภาพอากาศเพื่อให้เกิดฝนที่มีการใช้สารเคมีกระตุ้นและเร่งให้เกิดเมฆจนกระทั่งตกเป็นฝนลงสู่พื้นที่เป้าหมาย ซึ่งการทำฝนหลวงเป็นส่วนหนึ่งของการจัดการทรัพยากรน้ำของแต่ละภูมิภาค โดยเฉพาะการจัดการทรัพยากรน้ำเพื่อการเกษตร อันเป็นภารกิจหลักของกรมฝนหลวงและการบินเกษตร กระบวนการสำคัญของการเกิดเมฆโดยธรรมชาติเริ่มต้นจากกระบวนการควบแน่น (condensation) ของไอน้ำหรือความชื้นในอากาศที่มาจับเกาะบนพื้นผิวละอองลอย (aerosol) ชนิดที่เป็นแกนกลั่นตัว (cloud condensation nuclei) ที่มีอยู่ทั่วไปและแขวนลอยอยู่ในอากาศดูดซับความชื้น (hygroscopic) แล้วควบแน่นเป็นหยดเมฆ (cloud droplet) และรวมตัวกันเป็นเมฆจนสามารถมองเห็นได้ด้วยสายตา ขนาดอนุภาคที่พบตามธรรมชาติจะเป็นอนุภาคที่มีรัศมี 0.1-1.0 ไมครอน จะเพิ่มปริมาณแกนกลั่นตัวของเม็ดน้ำซึ่งนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการควบแน่น ทั้งนี้สารโซเดียมคลอไรด์จะเป็นสารเคมีที่ดูดซับความชื้นแล้วมีการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิน้อยมากจึงใช้ทำหน้าที่เป็นแกนกลั่นตัวแบบสารละลายเข้มข้นเพียงอย่างเดียว แต่สารแคลเซียมคลอไรด์เป็นสารเคมีที่ดูดซับความชื้นแล้วจะคายความร้อนออกมาทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นเป็นตัวเร่งการไหลเวียนของอากาศภายในเมฆให้เกิดการเคลื่อนที่ได้ดียิ่งขึ้น และยังทำหน้าที่เป็นแกนกลั่นตัวแบบสารละลายเข้มข้นที่มีความไวในการดูดซับความชื้นที่ผิวสูง ดังนั้นในการศึกษาครั้งนี้จึงเลือกสารเคมีทั้งสองสูตรนี้มาใช้ผลิตเป็นพลุสารดูดความชื้นมาเสริมการทำฝนด้วยสารชนิดผงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทำให้ประสิทธิผลของการทำฝนดียิ่งขึ้น และทดสอบประสิทธิภาพพลุสารดูดความชื้นด้วยการใช้งานจริงกับเมฆคิวมูลัส โดยตรวจวัดเมฆฟิสิกส์ด้วยเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่ติดตั้งบนเครื่องบินวิจัยที่ระดับฐานเมฆเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางเมฆฟิสิกส์ภายในก้อนเมฆที่ระดับฐานเมฆที่มีการใช้พลุสารดูดความชื้น ดังนั้นผลการศึกษาครั้งนี้จะเป็นเครื่องมือหนึ่งในการช่วยตัดสินใจประยุกต์ใช้พลุสารดูดความชื้นแต่ละสูตร เสริมวิธีการทำฝนให้สอดคล้องกับขั้นตอนของการทำฝนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
วัสดุอุปกรณ์และวิธีการวิจัย
https://drive.google.com/file/d/0BwLFJamye6PbUjhyZmJXV2hBSlE/view
บทความวิจัยโดยหนึ่งหทัย ตันติพลับทอง กรมฝนหลวงและการบินเกษตร ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์บูรพา ปีที่ 19 ฉบับที่ 2 กรกฎาคม-ธันวาคม 2557 หน้า 14-27 อ่านบทความฉบับเต็ม Click
Beautiful Quietness: เงียบแต่ไม่เหงา! ดินแดนแห่งการอ่านและพื้นที่ทางความคิด โลกของนักอ่านและพรมแดนแห่งความรู้ การอ่านสะท้อนความคิด ความคิดสะท้อนตัวตน ตัวตนสะท้อนจิตวิญญาณ pruetsara.wixsite.com