การพัฒนาแบบจำลองพื้นผิวดินความละเอียดสูงเพื่อการพยากรณ์ภัยแล้ง อุทกภัย และอุตุอุทกวิทยาของประเทศไทย

การคาดการณ์ภัยแล้งและอุทกภัยล่วงหน้าอย่างแม่นยำ ตลอดจนการวางแผนด้านการเกษตรและทรัพยากรน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ ล้วนต้องอาศัยการจำลองกระบวนการบนผิวดินที่มีความน่าเชื่อถือ โดยเฉพาะพลวัตของความชื้นในดินและอุณหภูมิดิน ความชื้นในดินมีบทบาทสำคัญในฐานะแหล่ง “ความทรงจำ” ของระบบพื้นผิวดิน ซึ่งส่งผลต่อการคายระเหยของน้ำ การแลกเปลี่ยนพลังงานที่ผิวดิน การเกิดน้ำท่า การพัฒนาของภัยแล้ง และปฏิสัมพันธ์ระหว่างพื้นดินกับบรรยากาศ ดังนั้น การยกระดับการจำลองความชื้นในดินจึงมีความสำคัญต่อการเสริมสร้างศักยภาพการพยากรณ์อุทกภูมิอากาศในระดับตั้งแต่รายสัปดาห์ถึงรายฤดูกาล (Sub-seasonal to Seasonal: S2S)

เพื่อยกระดับขีดความสามารถดังกล่าวในประเทศไทย ALICE-LAB ร่วมมือกับสถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ำ (องค์การมหาชน) หรือ HII ดำเนินโครงการพัฒนาและประเมินแบบจำลองกระบวนการพื้นผิวดินอย่างครอบคลุม โครงการมุ่งเน้นการพัฒนาและประยุกต์ใช้แบบจำลองพื้นผิวดิน Noah-MP ในรูปแบบออฟไลน์อย่างอิสระ เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมการจำลองที่สามารถควบคุมปัจจัยต่าง ๆ ได้ ทำให้สามารถประเมินกระบวนการพื้นผิวดิน ฟิสิกส์ของแบบจำลอง การกำหนดพารามิเตอร์ และความไม่แน่นอนของข้อมูลบังคับแบบจำลองได้อย่างเป็นระบบ โดยปราศจากอิทธิพลของผลป้อนกลับจากแบบจำลองบรรยากาศ

งานวิจัยนี้สะท้อนศักยภาพของ ALICE-LAB ด้านการสร้างแบบจำลองพื้นผิวดินและอุทกวิทยาความละเอียดสูง การประมวลผลข้อมูลอุตุนิยมวิทยาและอุทกอุตุนิยมวิทยา การเปรียบเทียบสมรรถนะ และการประเมินแบบจำลอง โดยให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับการปรับปรุงการจำลองความชื้นในดิน รวมถึงฟลักซ์ของน้ำและพลังงานที่เกี่ยวข้อง ตลอดจนการประเมินว่า การพัฒนาการแทนค่ากระบวนการพื้นผิวดินสามารถช่วยยกระดับการติดตามภัยแล้ง การพยากรณ์น้ำท่วมและน้ำท่า การจัดการน้ำเพื่อการเกษตร และการพยากรณ์อุทกภูมิอากาศแบบ S2S ได้อย่างไร

ระบบแบบจำลองได้รับการเปรียบเทียบและประเมินอย่างครอบคลุมกับผลิตภัณฑ์วิเคราะห์ย้อนหลังด้านอุตุนิยมวิทยาและพื้นผิวดิน ข้อมูลสังเกตความชื้นในดินจากดาวเทียม และชุดข้อมูลการสังเกตโลกอิสระประเภทอื่น ๆ การประเมินจากข้อมูลหลายแหล่งนี้ช่วยให้ ALICE-LAB สามารถระบุจุดแข็งและข้อจำกัดของแบบจำลองภายใต้สภาพภูมิอากาศ ประเภทการใช้ประโยชน์ที่ดิน และเหตุการณ์อุทกอุตุนิยมวิทยาที่หลากหลาย อีกทั้งยังเป็นพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการปรับปรุงฟิสิกส์ของแบบจำลองและการกำหนดพารามิเตอร์ของกระบวนการพื้นผิวดิน

ท้ายที่สุด งานวิจัยนี้มุ่งจัดทำแนวทางที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องทางวิทยาศาสตร์สำหรับการบูรณาการขีดความสามารถด้านการจำลองพื้นผิวดินที่ได้รับการพัฒนาเข้าสู่ระบบพยากรณ์ S2S แบบควบคู่ของ HII ผ่านความร่วมมือนี้ ALICE-LAB กำลังพัฒนาความเชี่ยวชาญและโครงสร้างพื้นฐานที่เชื่อมโยงการสร้างแบบจำลองพื้นผิวดินเชิงกระบวนการ การสังเกตโลกจากดาวเทียม สารสนเทศทรัพยากรน้ำ และปัญญาประดิษฐ์ เพื่อสนับสนุนการพัฒนาระบบพยากรณ์อุทกภูมิอากาศความละเอียดสูงรุ่นใหม่สำหรับประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้