ควันไฟป่าจะลอยไปทางไหน?

ธารา บัวคำศรี – แปลเรียบเรียงจาก https://earthobservatory.nasa.gov/images/144190/which-way-will-the-smoke-go

ตอนที่กรมป่าไม้ของสหรัฐอเมริกา(the U.S. Forest Service) ประกาศว่าได้ควบคุมเหตุไฟป่าที่ Mendocino Complex Fire ได้ 100 เปอร์เซ็นแล้วในช่วงกลางเดือนกันยายน 2561 ที่ผ่านมา ไฟป่าได้เกิดขึ้นเกือบสองเดือน บ้านเรือนเสียหาย 157 หลังและ เผาผลาญพื้นที่มากกว่า 459,000 เอเคอร์ ถือเป็นเหตุไฟป่าครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของรัฐแคลิฟอร์เนีย ระหว่างวันที่ 1 มกราคมจนถึงวันที่ 4 พฤศจิกายน โดยที่หมอกควันไฟกระจายไปทั้งภูมิภาคและส่วนต่างๆ ของประเทศ

ในอดีต พฤติกรรมของไฟป่าและแนวควันไฟนั้นยากแก่การคาดการณ์อย่างยิ่ง Andy Edman, จาก Western region wildfires for the National Weather Service กล่าวว่า “เป็นความท้าทายสำหรับแบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่จะรู้ว่ามีไฟป่าที่ไหน สถานะเป็นอย่างไร และมีการปล่อยออกสู่บรรยากาศมากน้อยแค่ไหน มันคล้ายๆ กับงานรวมญาติ เกือบทุกคนทำตัวตามปกติ แต่พฤติกรรมของไฟป่าอาจคล้ายๆ กับลุงบ้าๆ ของคุณ ยากที่จะทำนาย”

แต่แบบจำลองใหม่ที่ใช้ข้อมูลจากดาวเทียมของ NOAA และ NASA นั้นได้พิสูจน์ให้เห็นว่าสามารถจำลองพฤติกรรมของควันไฟป่าได้ดีทีเดียว แบบจำลองชื่อ High-Resolution Rapid Refresh Smoke model, หรือ HRRR-Smoke ทำขึ้นจากแบบจำลองสภาพอากาศ  HRRR ที่มีอยู่แล้วของ NOAA ซึ่งทำการคาดาการณ์ฝน ลมและพายุ แบบจำลองนี้ยังนำข้อมูลเวลาจริงจากดาวเทียม the Joint Polar Satellite System’s Suomi-NPP และ NOAA-20 polar-orbiting satellites และ NASA’s Terra and Aqua satellites

ภาพบนซ้ายมาจาก Visible Infrared Imaging Radiometer Suite(VIIRS) บนดาวเทียม Suomi-NPPแสดงพื้นที่ภาคตะวันตกของสหรัฐอเมริกาในสีธรรมชาติช่วงบ่ายของวันที่ 6 สิงหาคม 2561 ในช่วงเหตุการณ์ไฟป่า the Mendocino Complex Fire สูงสุด ส่วนภาพบนขวาแสดงการจำลองการเคลื่อนตัวของควันไฟป่า (HRRR-Smoke simulation) จากพื้นที่และช่วงเวลาเดียวกัน

หัวใจสำคัญของแบบจำลอง HRRR-Smoke คือเมตริกที่เรียกว่า fire radiative power หรือ FRP โดยเป็นการวัดปริมาณความร้อนที่แผ่ออกมาจากเหตุการณ์ไฟที่มีการพิจารณาในหน่วยเมกะวัตต์ ตัวอย่างเช่น ไฟป่าขนาดใหญ่อาจมีความร้อนถึง 4,000 เมกะวัตต์ต่อพิกเซล (750×750 เมตร) การคำนวณหา radiative power และการกระจายตัวว่าไปทางไหนบ้าง สามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์ชี้จุดเกิดไฟและคาดการณ์ความเข้มข้นและเส้นทางที่ควันไฟป่าจะลอยไป

แบบจำลอง HRRR-smoke model นำรวมกับข้อมูล FRP data ที่รวบรวมความเร็วลมและอุณหภูมิในบรรยากาศ รวมถึงแผนที่พืชพรรณ ยิ่งนักวิทยาศาสตร์ได้รู้ว่าอะไรถูกเผา การคาดการณ์โดยแบบจำลองก็จะดีขึ้น การวัดดังกล่าวนี้นำมาเป็นวางให้เป็นกริดสามมิติที่ขยายสูงราว 16 ไมล์ในบรรยากาศ ผลที่ได้คือการคาดการณ์ที่ละเอียดถึงปริมาณควันที่เกิดขึ้นจากไฟป่า ทิศทางที่ควันจะปล่อย และความสูงของควัน

Ravan Ahmadov ผู้พัฒนาแบบจำลอง HRRR-smoke model และนักวิจัยประจำ NOAA’s Earth Systems Research Laboratory และ the Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences กล่าว “ควันไฟป่าใกล้พื้นผิวเป็นดัชนีของมลพิษทางอากาศ แต่ควันไฟป่าอาจลอยขึ้นไปในบรรยากาศที่สูงได้ เป็นเรื่องสำคัญมากที่จะรู้ เพราะว่าควันไฟป่าสามารถกระทบกับการเดินอากาศได้” ควันไฟป่าในบรรยากาศระดับสูง สามารถกันแสงอาทิตย์ที่มาจากนอกโลกซึ่งช่วยอุณหภูมิอากาศเย็นลงและเข้ารบกวนการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์

แบบจำลอง HRRR-Smoke ถูกนำไปใช้โดยนักพยากรณ์อากาศและหน่วยงานรัฐ รวมถึงกลุ่มท้องถิ่น ในช่วงเหตุการณ์ไฟป่า Ferguson fire ในแคลิฟอร์เนีย กรมการขนส่งใช้แบบจำลอง HRRR-Smoke ในการช่วยตัดสินใจยกเลิกบริการรถไฟ Amtrak ในพื้นที่ นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้กับกรมอุทยานแห่งชาติในช่วงปิดอุทยาน Yosemite

ในระดับท้องถิ่น โรงเรียนในรัฐยูทาอ้างถึงแบบจำลองเมื่อจะต้องเลือกให้เด็กนักเรียนอยู่ในอาคารในช่วงพักและเพื่อยกเลิกการแข่งขันกีฬาฟุตบอลอันเนื่องมาจากเหตุไฟป่าทางตอนใต้ของ Provo ในรัฐโอเรกอน โค้ชผู้ฝึกสอนว่ายน้ำเยาวชนย้ายการฝึกไปในสระว่ายน้ำในร่มหลังจากรับทราบถึงการพยากรณ์เรื่องควันไฟป่า

Edman กล่าวว่า “เมื่อเราสามารถแจ้งผู้คนให้ทราบว่าควันไฟป่าจะพัดไปทางใดและจะลอยค้างอยู่กี่วัน พวกเขาสามารถที่ว่าจะอะไรเพื่อตอบรับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น ถ้าคุณมีบุตรหลานที่เป็นโรคหืดหอบ คุณจะรู้ว่าต้องระวังมากขึ้น”