การยกระดับการใช้ดาวเทียมแรงโน้มถ่วงเพื่อการบริหารจัดการทรัพยากรน้ำและภัยพิบัติอย่างยั่งยืนในประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ภายใต้ความท้าทายของการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ

โครงการ “การยกระดับการใช้ดาวเทียมแรงโน้มถ่วงเพื่อการบริหารจัดการทรัพยากรน้ำและภัยพิบัติอย่างยั่งยืนในประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ภายใต้ความท้าทายของการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ” มีเป้าหมายหลักในการปฏิรูปการติดตามความเปลี่ยนแปลงทางสิ่งแวดล้อมในประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ด้วยเทคโนโลยีอวกาศขั้นแนวหน้า (Frontier Space Technology) โดยได้รับการสนับสนุนงบประมาณจาก หน่วยบริหารจัดการทุนด้านการพัฒนากำลังคน และทุนด้านเสนอแนะนโยบายและการสร้างนวัตกรรมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพค. หรือ PMU-B) โครงการนี้มุ่งแก้ปัญหาข้อจำกัดของข้อมูลแรงโน้มถ่วงจากดาวเทียม GRACE และ GRACE-FO ที่มีความละเอียดต่ำเกินกว่าจะใช้บริหารจัดการในระดับลุ่มน้ำได้ โดยการพัฒนาเทคนิคการประมวลผลเชิงภูมิภาคขั้นสูงเพื่อเพิ่มความละเอียดและความแม่นยำของข้อมูล ซึ่งจะช่วยให้สามารถแยกองค์ประกอบของน้ำบาดาลออกจากมวลน้ำรวมได้อย่างถูกต้องเพื่อเฝ้าระวังปัญหาการสูบน้ำเกินขีดจำกัดและภัยพิบัติแผ่นดินทรุด ทั้งนี้ การจัดทำชุดข้อมูลแบบ Open Data และการสร้างเครือข่ายผู้เชี่ยวชาญภายใต้การสนับสนุนของ บพค. จะช่วยให้หน่วยงานภาครัฐมีเครื่องมือตัดสินใจที่แม่นยำ ลดความเสียหายทางเศรษฐกิจ และยกระดับบุคลากรไทยให้มีบทบาทสำคัญในเวทีเทคโนโลยีอวกาศระดับสากลอย่างยั่งยืน

รูปที่ 1: แผนผังแสดงรายละเอียดกรอบการวิจัยของโครงการ

วัตถุประสงค์

โครงการนี้มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อเพิ่มขีดความสามารถทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี ของการใช้ข้อมูลแรงโน้มถ่วงจากดาวเทียมในประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยมุ่งเน้นการประยุกต์ใช้ข้อมูลจากภารกิจ GRACE และ GRACE-FO ในการเสริมสร้างความเข้าใจในการบริหารจัดการทรัพยากรน้ำ ความแปรปรวนของภูมิอากาศ ภัยพิบัติทางธรรมชาติ และกระบวนการทางธรณีฟิสิกส์อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีวัตถุประสงค์ย่อยและรายละเอียด ดังนี้

  1. พัฒนาการใช้งานข้อมูลดาวเทียมวัดแรงโน้มถ่วงในประเทศไทยและอาเซียน
  2. สร้างชุดข้อมูลแรงโน้มถ่วงแบบเปิดเผยต่อสาธารณะ (Open Data)
  3. เสริมสร้างศักยภาพในระดับประเทศและภูมิภาคผ่านกิจกรรมแลกเปลี่ยนองค์ความรู้
รูปที่ 2: ตัวอย่างผลิตภัณฑ์กริดแบบ mascon จาก JPL ที่ให้ความละเอียดที่จำกัดที่ประมาณ 300 กม.

กรอบการวิจัยที่ทำให้บรรลุเป้าหมายโครงการ สำหรับปีงบประมาณ 69

  1. ข้อมูลนำเข้า (Input) และการรวบรวมข้อมูลที่จำเป็นอย่างครบถ้วน: ข้อมูลแรงโน้มถ่วงจากดาวเทียม GRACE/GRACE-FO, ข้อมูลจากแบบจำลองพื้นหลัง (น้ำขึ้นน้ำลง, บรรยากาศ, มหาสมุทร), แบบจำลองอุทกวิทยาสำหรับแยกองค์ประกอบของน้ำ, และ ข้อมูลสังเกตจากภาคพื้นดิน (ระดับน้ำใต้ดิน) สำหรับการตรวจสอบความถูกต้อง
  2. การพัฒนาเทคนิคใหม่เพื่อเพิ่มความละเอียดและความแม่นยำ: เน้นการประมวลผลเชิงภูมิภาค, การใช้วิธีการประมวลผลขั้นสูง (เช่น การบูรณาการข้อมูลร่วมกับแบบจำลอง), และการลดสัญญาณรบกวนอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้ข้อมูลแรงโน้มถ่วงมีความละเอียดเชิงพื้นที่สูงขึ้น เหมาะกับบริบทของประเทศไทยและอาเซียน
  3. การจัดเวทีอภิปรายและถ่ายทอดองค์ความรู้: ผ่านกิจกรรมสัมมนาและอบรมเชิงปฏิบัติการ (ระดับประเทศ/นานาชาติ) เพื่อรับฟังข้อเสนอแนะและ สร้างความร่วมมือ/เครือข่ายผู้เชี่ยวชาญ
  4. การสร้างชุดข้อมูลแรงโน้มถ่วงความละเอียดสูงในรูปแบบเปิด (Open Data): ข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุงจะเข้าถึงได้โดยสาธารณะผ่านเว็บไซต์ และพร้อมใช้งานในระบบสนับสนุนการตัดสินใจ (Decision Support System) ที่เกี่ยวข้อง
  5. การนำข้อมูลที่พัฒนาขึ้นมาประยุกต์ใช้งานในหลากหลายด้าน: เช่น การติดตามการเปลี่ยนแปลงของทรัพยากรน้ำ, การประเมินภัยแล้งและน้ำท่วม, การวิเคราะห์การทรุดตัวของแผ่นดิน, และการตรวจสอบผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เพื่อแสดงศักยภาพและสร้างผลกระทบต่อประเทศ

ประเด็น/ขอบเขตการวิจัย:

โครงการนี้มีเป้าหมายในการพัฒนาและประยุกต์ใช้ข้อมูลจาก ดาวเทียมวัดแรงโน้มถ่วง (GRACE/GRACE-FO) เพื่อยกระดับการบริหารจัดการทรัพยากรธรรมชาติ สิ่งแวดล้อม และสนับสนุนการจัดการด้านการเกษตร ในประเด็นหลักที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของทรัพยากรน้ำและภัยพิบัติ ดังนี้ 1) การพัฒนา เทคนิคการประมวลผลขั้นสูงเชิงภูมิภาค 2) เพิ่มความละเอียดและความแม่นยำของข้อมูลแรงโน้มถ่วงสำหรับประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ 3) การเผยแพร่ชุดข้อมูลแรงโน้มถ่วงความละเอียดสูง

 

รูปที่ 3: ตัวอย่างการเพิ่มรายละเอียดและความถูกต้องของข้อมูลดาวเทียมสำรวจแรงโน้มถ่วงจากงานที่นักวิจัยในโครงการวิจัยนี้พัฒนาขึ้น (ซ้าย) ข้อมูล GRACE (ขวา) ข้อมูลที่ถูกปรับเพิ่มรายละเอียดและความถูกต้องแล้ว

ความร่วมมือวิจัย:

โครงการนี้ผสานความเชี่ยวชาญจาก นักวิชาการ (จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี, สภาสมาคมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์) ในการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่, หน่วยงานราชการ (กรมชลประทาน, กรมทรัพยากรน้ำบาดาล) ในการตรวจสอบและนำไปใช้จริง, และ องค์กรระดับภูมิภาค (ADPC)

 

Key Development:

โครงการนี้ถูกออกแบบมาเพื่อ ปิดช่องว่าง (Gap) ที่สำคัญและเร่งด่วนของประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ในการบริหารจัดการทรัพยากรน้ำและภัยพิบัติ โดยการใช้ เทคโนโลยีระบบโลกและอวกาศขั้นแนวหน้า (Frontier Earth and Space Technology) ข้อมูลจากดาวเทียมวัดแรงโน้มถ่วง (GRACE/GRACE-FO)

  • ช่องว่างหลัก (The Gap) ที่โครงการมุ่งแก้ปัญหาคือ: 1) ข้อจำกัดด้านความละเอียดเชิงพื้นที่ของข้อมูล: ข้อมูลแรงโน้มถ่วงที่เผยแพร่อยู่มีความละเอียดต่ำมาก (~300 กิโลเมตร) ทำให้ไม่สามารถนำไปใช้ในการตัดสินใจและบริหารจัดการทรัพยากรในระดับลุ่มน้ำ/ท้องถิ่นที่ต้องการความแม่นยำสูง และ 2) การขาดข้อมูลการเปลี่ยนแปลงน้ำใต้ดิน ที่ครอบคลุมและต่อเนื่องทั่วประเทศ เนื่องจากเป็นทรัพยากรที่สำคัญแต่ยากต่อการวัดด้วยเทคนิคการสำรวจระยะไกลแบบเดิม ซึ่งนำไปสู่ปัญหาการสูบน้ำเกินขีดความสามารถและภัยพิบัติ เช่น การทรุดตัวของแผ่นดิน
  • การปิดช่องว่าง (The Filled Gap) จะดำเนินการผ่านการพัฒนาเทคโนโลยีหลักดังนี้: โครงการจะใช้ เทคนิคการประมวลผลขั้นสูงเชิงภูมิภาค (เช่น Mascon/Data Integration) ร่วมกับการบูรณาการข้อมูลอุทกวิทยาและข้อมูลภาคพื้นดิน เพื่อ เพิ่มความละเอียดเชิงพื้นที่ของข้อมูลแรงโน้มถ่วงอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้สามารถใช้งานได้จริงในระดับท้องถิ่น นอกจากนี้ เทคนิคที่พัฒนาจะสามารถ แยกองค์ประกอบน้ำใต้ดิน ออกจากมวลน้ำรวมได้อย่างถูกต้อง เพื่อจัดทำ ชุดข้อมูลการเปลี่ยนแปลงน้ำใต้ดินที่มีความต่อเนื่องและน่าเชื่อถือ ซึ่งจะช่วยปิดช่องว่างการติดตามทรัพยากรที่สำคัญนี้ในระดับประเทศและภูมิภาคได้อย่างสมบูรณ์ ท้ายที่สุด โครงการจะสร้าง ชุดข้อมูลแรงโน้มถ่วงความละเอียดสูงในรูปแบบ Open Data และถ่ายทอดองค์ความรู้ระดับภูมิภาค เพื่อเสริมสร้างบุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญ และเปลี่ยนสถานะข้อมูลดาวเทียมให้เป็น เครื่องมือ Geo-informatics ที่นำไปสู่การบริหารจัดการที่ยั่งยืน

ผลผลิต (Output):

  • ฐานข้อมูลแรงโน้มถ่วงความละเอียดสูง (Enhanced-resolution GRACE/GRACE-FO Data): เพิ่มความละเอียดเชิงพื้นที่ ให้เหมาะกับการใช้งานในระดับลุ่มน้ำ/ท้องถิ่นของประเทศไทยและภูมิภาคถูกจัดทำในรูปแบบ Open Data เข้าถึงได้โดยไม่มีค่าใช้จ่าย
  • บทความวิจัย ที่ได้รับการตีพิมพ์หรือตอบรับในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ
  • บุคลากรและนักวิจัยที่ได้รับการพัฒนาทักษะ/ความเชี่ยวชาญด้าน เทคโนโลยีดาวเทียมแรงโน้มถ่วง

ผลลัพธ์ (Outcome):

  • เกิดองค์ความรู้และเทคนิคการประมวลผลใหม่ ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการติดตามการเปลี่ยนแปลงของมวลในระบบโลกได้อย่างแม่นยำในบริบทของภูมิภาคการเพิ่มขึ้นของงานวิจัยด้าน Satellite Gravimetry และ การบูรณาการข้อมูล ในประเทศไทยและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
  • ข้อมูลความละเอียดสูงถูกนำไปใช้สนับสนุนการตัดสินใจเชิงนโยบาย ของหน่วยงานภาครัฐ ในการติดตามและประเมินสถานะ น้ำใต้ดิน และความเสี่ยงภัยพิบัติอย่างแม่นยำยิ่งขึ้นหน่วยงานสามารถ แยกองค์ประกอบน้ำใต้ดิน เพื่อจัดทำแผนบริหารจัดการทรัพยากรน้ำที่แม่นยำกว่าเดิม

ผลกระทบ (Impact):

  • ยกระดับความสามารถของประเทศในการรับมือกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ โดยเฉพาะการติดตาม สถานะของทรัพยากรน้ำใต้ดินที่สำคัญที่สุด และการประเมินความเสี่ยงจากภัยพิบัติ (ภัยแล้ง, น้ำท่วม, การทรุดตัวของแผ่นดิน) ได้อย่างทันท่วงทีและมีหลักการทางวิทยาศาสตร์รองรับ
  • การใช้ข้อมูลที่แม่นยำในการวางแผนบริหารจัดการน้ำและภัยพิบัติจะช่วย ลดความเสียหายทางเศรษฐกิจ ที่เกิดจากภัยแล้งและน้ำท่วม และช่วยในการ วางแผนการใช้ทรัพยากรน้ำ เพื่อสนับสนุนภาคการเกษตรและอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความขัดแย้งในการใช้น้ำ
  • สร้างรากฐานความเชี่ยวชาญด้าน Earth and Space Technology ให้แก่บุคลากรในประเทศ เพื่อเปิดโอกาสให้ไทยมีส่วนร่วมในการ กำหนดทิศทางภารกิจดาวเทียมแรงโน้มถ่วงในอนาคต ในเวทีนานาชาติ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการพัฒนาอุตสาหกรรมอวกาศของชาติ